Modelling air-sea exchange in the Barents Sea by using a coupled regional ice-ocean model. Evaluation of modelling strategies

Authors: Schrum, Corinna; Harms, Ingo H.; Hatten, Kerstin

Source: Meteorologische Zeitschrift, Volume 14, Number 6, 1 December 2005 , pp. 801-808(8)

Publisher: E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung

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The Barents Sea is known as a key region in the northern hemispheric climate system. Assessment of the low frequency variability of regional climate relevant processes and assessment of the regional oceans role in the climate system is therefore of major interest for understanding the North Atlantic climate variability. Here we present a meso-scale Barents Sea model which was developed and used to assess different model configurations with respect to their suitability for investigations of climatic processes in the Barents Sea. The focus of the present contribution is on the modelling of air-sea heat exchange. A set of sensitivity experiments was carried out and analyzed with special emphasis on the relation between variability of the different numerical experiments and natural inter-annual variability. The results of these investigations are used to conclude on the models suitability for studying the intensity of inter-annual variability and to define an optimum configuration and the necessary requirements for future regional modelling strategies. The results highlight in particular the importance of realistic boundary conditions for the water mass exchange with the North Atlantic and the appropriate treatment of meso-scale ocean dynamics, which significantly impact on the air-sea exchange. Further requirement for a realistic simulation is the appropriate consideration of tidal mixing, a process which was found to contribute significantly to the air-sea heat budget in the Barents Sea.

Die Barentssee ist eine Schlüsselregion im nordatlantischen Klimasystem. Die Bewertung ihrer Bedeutung für das Klimasystem und das Verständnis und die Quantifizierung der niederfrequenten Variabilität regionaler klimarelevanter Prozesse ist deshalb von besonderer Bedeutung im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 512. Im folgenden Beitrag wird ein mesoskaliges Modell der Barentssee vorgestellt. In unterschiedlichen Modellkonfigurationen wurde das Modell über eine hindcast-Periode von 6 Jahren integriert. Ziel dieser Sensitivitätsexperimente war die Bewertung der verschiedenen numerischen Experimentkonfigurationen im Hinblick auf ihre Eignung zur Untersuchung klimarelevanter Prozesse in der Barentssee. Der vorliegende Beitrag fokussiert dabei auf die Modellierung des Wärmeaustausches zwischen Atmosphäre und Ozean. Die durchgeführten Sensitivitätsexperimente wurden insbesondere im Hinblick auf das Verhältnis der Variabilität zwischen den verschiedenen numerischen Experimenten und der beobachteten natürlichen Variabilität bewertet. Das Verhältnis der "künstlichen" zur natürlichen Variabilität wurde genutzt um die Eignung des Modells zur Abbildung der Intensität inter-annualer Variabilität zu bewerten und um eine optimale Modellierungsstrategie für eine dekadische Modellsimulation zu ermitteln. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnte die Bedeutung von realistischen Randbedingungen zur Beschreibung des Wassermassenaustausches mit dem Nordatlantik und die Bedeutung der angemessenen Beschreibung von mesoskaligen ozeanischen Prozessen für die Modellierung des Wärmeaustausches zwischen Ozean und Atmosphäre aufgezeigt werden. Darüber hinaus zeigten die Modellergebnisse die besondere Bedeutung der Gezeiten für die realistische Simulation des Wärmeaustausches zwischen Ozean und Atmosphäre.

Document Type: Research Article


Publication date: December 1, 2005

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