1. NEMO–ICB (v1.0): interactive icebergs in the NEMO ocean model globally configured at eddy-permitting resolution
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Adam T. Blaker, S.G. Alderson, Robert Marsh, Bablu Sinha, Vladimir Zalesny, Vladimir Ivchenko, Nikolaos Skliris, Andrew C. Coward, J. Le Sommer, Yevgeny Aksenov, N. Merino, Gurvan Madec, Grant R. Bigg, University of Southampton, National Oceanography Centre (NOC), Department of Geography [Sheffield], University of Sheffield [Sheffield], Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - 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CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute for Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russian Federation, Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - 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- Subjects
Drift ice ,geography ,geography.geographical_feature_category ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,010505 oceanography ,lcsh:QE1-996.5 ,[PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph] ,Antarctic sea ice ,01 natural sciences ,Iceberg ,Marine Sciences ,lcsh:Geology ,Oceanography ,Fast ice ,13. Climate action ,Sea ice thickness ,[SDE]Environmental Sciences ,Sea ice ,Thermohaline circulation ,14. Life underwater ,Sea ice concentration ,Geology ,0105 earth and related environmental sciences - Abstract
An established iceberg module, ICB, is used interactively with the Nucleus for European Modelling of the Ocean (NEMO) ocean model in a new implementation, NEMO–ICB (v1.0). A 30-year hindcast (1976–2005) simulation with an eddy-permitting (0.25°) global configuration of NEMO–ICB is undertaken to evaluate the influence of icebergs on sea ice, hydrography, mixed layer depths (MLDs), and ocean currents, through comparison with a control simulation in which the equivalent iceberg mass flux is applied as coastal runoff, a common forcing in ocean models. In the Southern Hemisphere (SH), drift and melting of icebergs are in balance after around 5 years, whereas the equilibration timescale for the Northern Hemisphere (NH) is 15–20 years. Iceberg drift patterns, and Southern Ocean iceberg mass, compare favourably with available observations. Freshwater forcing due to iceberg melting is most pronounced very locally, in the coastal zone around much of Antarctica, where it often exceeds in magnitude and opposes the negative freshwater fluxes associated with sea ice freezing. However, at most locations in the polar Southern Ocean, the annual-mean freshwater flux due to icebergs, if present, is typically an order of magnitude smaller than the contribution of sea ice melting and precipitation. A notable exception is the southwest Atlantic sector of the Southern Ocean, where iceberg melting reaches around 50% of net precipitation over a large area. Including icebergs in place of coastal runoff, sea ice concentration and thickness are notably decreased at most locations around Antarctica, by up to ~ 20% in the eastern Weddell Sea, with more limited increases, of up to ~ 10% in the Bellingshausen Sea. Antarctic sea ice mass decreases by 2.9%, overall. As a consequence of changes in net freshwater forcing and sea ice, salinity and temperature distributions are also substantially altered. Surface salinity increases by ~ 0.1 psu around much of Antarctica, due to suppressed coastal runoff, with extensive freshening at depth, extending to the greatest depths in the polar Southern Ocean where discernible effects on both salinity and temperature reach 2500 m in the Weddell Sea by the last pentad of the simulation. Substantial physical and dynamical responses to icebergs, throughout the global ocean, are explained by rapid propagation of density anomalies from high-to-low latitudes. Complementary to the baseline model used here, three prototype modifications to NEMO–ICB are also introduced and discussed.
- Published
- 2015
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