Modelo de circulación general oceánica
Los modelos de circulación general oceánica (OGCM) son un tipo particular de modelo de circulación general para describir procesos físicos y termodinámicos en los océanos. La circulación general oceánica se define como la escala espacial horizontal y la escala temporal mayor que la mesoescala (del orden de 100 km y 6 meses). [ cita requerida ] Representan los océanos utilizando una cuadrícula tridimensional que incluye termodinámica activa y, por lo tanto, son más directamente aplicables a los estudios climáticos. Son las herramientas más avanzadas actualmente disponibles para simular la respuesta del sistema oceánico global al aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero . [1]Se ha desarrollado una jerarquía de OGCM que incluye diversos grados de cobertura espacial, resolución, realismo geográfico, detalle del proceso, etc.
La primera generación de OGCM supuso una "tapa rígida" para eliminar las ondas de gravedad externas de alta velocidad . De acuerdo con los criterios de CFL sin esas ondas rápidas, podemos usar un paso de tiempo mayor, que no es tan costoso computacionalmente. Pero también filtró esas mareas oceánicas y otras olas que tenían la velocidad de los tsunamis . Dentro de esta suposición, Kirk Bryan y su compañero de trabajo Micheal Cox desarrollaron un modelo 2D, un modelo de caja 3D y luego un modelo de circulación total en GFDL , también con densidad variable, para el océano mundial con su compleja topografía costera y de fondo. [2] La primera aplicación con geometría global especificada se realizó a principios de la década de 1970. [3]Cox diseñó una cuadrícula de 2° de latitud y longitud con hasta 12 niveles verticales en cada punto.
Con más y más investigaciones sobre el modelo oceánico, el fenómeno de mesoescala, por ejemplo, la mayoría de las corrientes oceánicas tienen dimensiones transversales iguales al radio de deformación de Rossby , comenzó a tener más conciencia. Sin embargo, para analizar esos remolinos y corrientes en modelos numéricos, necesitamos un espacio de cuadrícula de aproximadamente 20 km en latitudes medias. Gracias a esas computadoras más rápidas y al filtrado adicional de las ecuaciones por adelantado para eliminar las ondas de gravedad internas, esas corrientes principales y remolinos de baja frecuencia se pueden resolver, un ejemplo son los modelos cuasi-geostróficos de tres capas diseñados por Holland. [4]Mientras tanto, hay algunos modelos que retienen ondas de gravedad internas, por ejemplo, un modelo adiabático en capas de O'Brien y sus estudiantes, que sí retuvo ondas de gravedad internas para que los problemas ecuatoriales y costeros que involucran estas ondas pudieran ser tratados, lo que condujo a una comprensión inicial de El Niño en términos de esas olas. [5]
A fines de la década de 1980, finalmente se pudieron realizar simulaciones utilizando la formulación GFDL con remolinos marginalmente resueltos en dominios extensos y con vientos observados y cierta influencia atmosférica en la densidad. [6] Además, estas simulaciones con una resolución lo suficientemente alta, como el Océano Austral al sur de la latitud 25 °, [7] el Atlántico Norte, [8] y el Océano Mundial sin el Ártico [9]proporcionó la primera comparación lado a lado con los datos. A principios de la década de 1990, para esos modelos resolubles a gran escala y remolinos, el requisito de computadora para el problema auxiliar 2D asociado con la aproximación de tapa rígida se estaba volviendo excesivo. Además, para predecir los efectos de las mareas o comparar los datos de altura de los satélites, se desarrollaron métodos para predecir directamente la altura y la presión de la superficie del océano. Por ejemplo, un método es tratar la superficie libre y la velocidad promediada verticalmente usando muchos pasos pequeños en el tiempo para cada paso individual del modelo 3D completo. [10] Otro método desarrollado en el Laboratorio Nacional de Los Álamos resuelve las mismas ecuaciones 2D usando un método implícito para la superficie libre. [11] Ambos métodos son bastante eficientes.
