Published December 1, 2015 | Version v1
Publication Open

Development and evaluation of a new regional coupled atmosphere–ocean model in the North Sea and Baltic Sea

Creators

  • 1. Swedish Meteorological and Hydrological Institute
  • 2. Stockholm University
  • 3. Uganda National Meteorological Authority
  • 4. National Institute of Meteorology

Description

A new regional coupled model system for the North Sea and the Baltic Sea is developed, which is composed of the regional setup of ocean model NEMO, the Rossby Centre regional climate model RCA4, the sea ice model LIM3 and the river routing model CaMa-Flood. The performance of this coupled model system is assessed using a simulation forced with ERA-Interim reanalysis data at the lateral boundaries during the period 1979–2010. Compared to observations, this coupled model system can realistically simulate the present climate. Since the active coupling area covers the North Sea and Baltic Sea only, the impact of the ocean on the atmosphere over Europe is small. However, we found some local, statistically significant impacts on surface parameters like 2 m air temperature and sea surface temperature (SST). A precipitation-SST correlation analysis indicates that both coupled and uncoupled models can reproduce the air–sea relationship reasonably well. However, the coupled simulation gives slightly better correlations even when all seasons are taken into account. The seasonal correlation analysis shows that the air–sea interaction has a strong seasonal dependence. Strongest discrepancies between the coupled and the uncoupled simulations occur during summer. Due to lack of air–sea interaction, in the Baltic Sea in the uncoupled atmosphere-standalone run the correlation between precipitation and SST is too small compared to observations, whereas the coupled run is more realistic. Further, the correlation analysis between heat flux components and SST tendency suggests that the coupled model has a stronger correlation. Our analyses show that this coupled model system is stable and suitable for different climate change studies.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تطوير نظام نموذج إقليمي جديد مقترن لبحر الشمال وبحر البلطيق، والذي يتكون من الإعداد الإقليمي لنموذج المحيط نيمو، ونموذج المناخ الإقليمي لمركز روسبي RCA4، ونموذج الجليد البحري LIM3 ونموذج توجيه النهر CaMa - Flood. يتم تقييم أداء هذا النظام النموذجي المقترن باستخدام محاكاة مفروضة باستخدام بيانات إعادة التحليل البيني ERA - Interim عند الحدود الجانبية خلال الفترة 1979–2010. مقارنة بالملاحظات، يمكن لهذا النظام النموذجي المقترن محاكاة المناخ الحالي بشكل واقعي. نظرًا لأن منطقة الاقتران النشطة تغطي بحر الشمال وبحر البلطيق فقط، فإن تأثير المحيط على الغلاف الجوي فوق أوروبا صغير. ومع ذلك، وجدنا بعض التأثيرات المحلية ذات الأهمية الإحصائية على المعلمات السطحية مثل درجة حرارة الهواء 2 متر ودرجة حرارة سطح البحر (SST). يشير تحليل ارتباط هطول الأمطار إلى أن كلا النموذجين المقترن وغير المقترن يمكن أن يعيد إنتاج العلاقة بين الهواء والبحر بشكل جيد إلى حد معقول. ومع ذلك، فإن المحاكاة المقترنة تعطي ارتباطات أفضل قليلاً حتى عندما تؤخذ جميع الفصول في الاعتبار. يُظهر تحليل الارتباط الموسمي أن التفاعل بين الهواء والبحر له اعتماد موسمي قوي. تحدث أقوى التناقضات بين عمليات المحاكاة المقترنة وغير المقترنة خلال فصل الصيف. نظرًا لنقص التفاعل بين الهواء والبحر، في بحر البلطيق في الغلاف الجوي غير المقترن، فإن العلاقة بين هطول الأمطار و SST صغيرة جدًا مقارنة بالملاحظات، في حين أن التشغيل المقترن أكثر واقعية. علاوة على ذلك، يشير تحليل الارتباط بين مكونات تدفق الحرارة وميل SST إلى أن النموذج المقترن له ارتباط أقوى. تظهر تحليلاتنا أن هذا النظام النموذجي المقترن مستقر ومناسب لدراسات تغير المناخ المختلفة.

Translated Description (French)

Un nouveau système de modèle couplé régional pour la mer du Nord et la mer Baltique est développé, qui est composé de la configuration régionale du modèle océanique NEMO, du modèle climatique régional RCA4 du Centre Rossby, du modèle de glace de mer LIM3 et du modèle de routage fluvial CaMa-Flood. La performance de ce système de modèle couplé est évaluée à l'aide d'une simulation forcée avec des données de réanalyse intermédiaire ERA aux limites latérales au cours de la période 1979–2010. Comparé aux observations, ce système de modèles couplés peut simuler de manière réaliste le climat actuel. Étant donné que la zone de couplage actif couvre uniquement la mer du Nord et la mer Baltique, l'impact de l'océan sur l'atmosphère au-dessus de l'Europe est faible. Cependant, nous avons trouvé des impacts locaux statistiquement significatifs sur des paramètres de surface tels que la température de l'air à 2 m et la température de surface de la mer (SST). Une analyse de corrélation précipitations-SST indique que les modèles couplés et découplés peuvent reproduire raisonnablement bien la relation air-mer. Cependant, la simulation couplée donne des corrélations légèrement meilleures même lorsque toutes les saisons sont prises en compte. L'analyse de corrélation saisonnière montre que l'interaction air-mer présente une forte dépendance saisonnière. Les écarts les plus forts entre les simulations couplées et découplées se produisent pendant l'été. En raison du manque d'interaction air-mer, dans la mer Baltique, dans l'atmosphère non couplée, la corrélation entre les précipitations et la SST est trop faible par rapport aux observations, alors que la course couplée est plus réaliste. En outre, l'analyse de corrélation entre les composantes du flux de chaleur et la tendance SST suggère que le modèle couplé a une corrélation plus forte. Nos analyses montrent que ce système de modèle couplé est stable et adapté à différentes études sur le changement climatique.

Translated Description (Spanish)

Se desarrolla un nuevo sistema regional de modelos acoplados para el Mar del Norte y el Mar Báltico, que se compone de la configuración regional del modelo oceánico NEMO, el modelo climático regional del Centro Rossby RCA4, el modelo de hielo marino LIM3 y el modelo de enrutamiento fluvial CaMa-Flood. El rendimiento de este sistema de modelo acoplado se evalúa mediante una simulación forzada con datos de reanálisis de ERA-Interim en los límites laterales durante el período 1979–2010. En comparación con lo observado, este sistema de modelo acoplado puede simular de manera realista el clima actual. Dado que el área de acoplamiento activo cubre solo el Mar del Norte y el Mar Báltico, el impacto del océano en la atmósfera de Europa es pequeño. Sin embargo, encontramos algunos impactos locales estadísticamente significativos en los parámetros de la superficie, como la temperatura del aire de 2 m y la temperatura de la superficie del mar (SST). Un análisis de correlación precipitación-SST indica que tanto los modelos acoplados como los desacoplados pueden reproducir la relación aire-mar razonablemente bien. Sin embargo, la simulación acoplada da correlaciones ligeramente mejores incluso cuando se tienen en cuenta todas las estaciones. El análisis de correlación estacional muestra que la interacción aire-mar tiene una fuerte dependencia estacional. Las discrepancias más fuertes entre las simulaciones acopladas y desacopladas ocurren durante el verano. Debido a la falta de interacción aire-mar, en el Mar Báltico en la atmósfera desacoplada, por ejemplo, la correlación entre la precipitación y la TSM es demasiado pequeña en comparación con lo observado, mientras que la corrida acoplada es más realista. Además, el análisis de correlación entre los componentes del flujo de calor y la tendencia SST sugiere que el modelo acoplado tiene una correlación más fuerte. Nuestros análisis muestran que este sistema de modelo acoplado es estable y adecuado para diferentes estudios de cambio climático.

Files

318-1-25124-1-10-20220808.pdf.pdf

Files (5.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:4e66e32db1cb905a225c0639a3b529e4
5.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطوير وتقييم نموذج إقليمي جديد للغلاف الجوي والمحيطات في بحر الشمال وبحر البلطيق
Translated title (French)
Développement et évaluation d'un nouveau modèle régional couplé atmosphère-océan en mer du Nord et en mer Baltique
Translated title (Spanish)
Desarrollo y evaluación de un nuevo modelo regional acoplado atmósfera-océano en el Mar del Norte y el Mar Báltico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1986451880
DOI
10.3402/tellusa.v67.24284

Is supplement to
https://openalex.org/W4200532832 (Other)
https://openalex.org/W3045702310 (Other)
https://openalex.org/W2344132220 (Other)
https://openalex.org/W2264703402 (Other)
https://openalex.org/W2184211167 (Other)
https://openalex.org/W2130591164 (Other)
https://openalex.org/W2061489348 (Other)
https://openalex.org/W2019760423 (Other)
https://openalex.org/W1978001967 (Other)
https://openalex.org/W182799980 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1497621784
  • https://openalex.org/W1521350295
  • https://openalex.org/W1543844559
  • https://openalex.org/W1583769690
  • https://openalex.org/W1584543186
  • https://openalex.org/W1846570231
  • https://openalex.org/W1867005924
  • https://openalex.org/W1968733917
  • https://openalex.org/W1969915103
  • https://openalex.org/W1979102222
  • https://openalex.org/W1984013528
  • https://openalex.org/W1984233086
  • https://openalex.org/W1991558711
  • https://openalex.org/W1993039132
  • https://openalex.org/W2020715313
  • https://openalex.org/W2029145016
  • https://openalex.org/W2030205986
  • https://openalex.org/W2034226551
  • https://openalex.org/W2047081071
  • https://openalex.org/W2051220568
  • https://openalex.org/W2079827920
  • https://openalex.org/W2090249381
  • https://openalex.org/W2100004866
  • https://openalex.org/W2121745948
  • https://openalex.org/W2174552975
  • https://openalex.org/W2176696423
  • https://openalex.org/W4231220853
  • https://openalex.org/W609043348