Avaliação das propriedades termohalinas do modelo climático global BESM-OA2.5 em escala do Atlântico Sul

Abstract

Modelos climáticos globais (GCMs) são uma das principais ferramentas para o planejamento de atividades de mitigação para as mudanças climáticas, portanto, é primordial conhecer sua confiabilidade. Este trabalho tem como objetivo avaliar as propriedades termohalinas das simulações históricas e cenários (RCPs 4.5 e 8.5) do modelo Brazilian Earth System Model (BESM) no oceano Atlântico Sul. Foram feitas comparações entre quatro GCMs (HADGEM2-ES, MIROC-ESM-CHEM, MIROC5 e BESM) utilizando programas de monitoramento (sensores MODIS e SAC-D, GO-SHIP e MOVAR) e a reanálise ORAS5-ECMWF como referência. As avaliações foram feitas a partir de análises dos padrões espaciais, aplicação de métricas estatísticas e tendências temporais. Os resultados mostraram padrões de erros espaciais comuns a todos os modelos. A maior divergência do modelo BESM é caracterizada com erros sistemáticos de temperatura e salinidade, possivelmente atribuídos a fluxos de calor calculados incorretamente. Em subsuperfície, o modelo BESM realizou as melhores representações para a Água Intermediária Antártica e a Água Profunda do Atlântico Norte, porém, teve dificuldades em simular a Água Central do Atlântico Sul. Próximo à costa brasileira, o diagrama T-S do modelo BESM representou razoavelmente bem todas as massas de água da região. O modelo também demonstra boas representações ao longo da costa brasileira e regiões tropicais. As taxas de temperaturas históricas do modelo mostram as representações mais próximas dos dados de referência, todavia, os dados de salinidade apresentam as maiores divergências. A análise de campos de temperatura e salinidade dos modelos BESM e SMA (média dos modelos HadGEM2-ES, MIROC-ESM-CHEM, and MIROC5) revelaram magnitudes próximas nos cenários RCPs 4.5 e 8.5, entretanto, os erros sistemáticos encontrados nos dados históricos estão presentes nos cenários e ficam evidentes nos dados médios do modelo BESM.

Abstract: Global climate models (GCMs) are one of the main tools for planning mitigation activities in the global climate changing environment, thus, it is primordial to comprehend their reliability. This work aims to evaluate the historical and scenarios (RCPs 4.5 and 8.5) simulations of the Brazilian Earth System Model (BESM) for the thermohaline component in the South Atlantic Ocean. Comparisons were made between four GCMs (HADGEM2-ES, MIROC-ESM-CHEM, MIROC5, and BESM) using ocean monitoring programs and ORAS5 - ECMWF data like the reference data. The assessments were made from spatial pattern analysis, statistical metrics and temporal trends. The results have shown common spatial pattern errors in all models. The BESM model's major divergence is characterized by systematic errors in the temperature and salinity, possibly attributed to the miscalculated heat fluxes. In the subsurface, the BESM model had the best representation for the Antarctic Intermediate Water and North Atlantic Deep Water, but the model had difficulties in simulating the South Atlantic Central Water. Near the Brazilian Coast, the T-S diagram with BESM thermohaline properties represented reasonable well all water masses in the region. The B model has also shown a good spatial representation of T-S properties along the Brazilian coast and Tropical region. The BESM temperature historical rates show closer representation to the reference data but the salinity rate diverged. The temperature and salinity fields of BESM and SMA (mean between HadGEM2-ES, MIROC-ESM-CHEM, and MIROC5) models revealed close magnitudes in the RCP 4.5 and 8.5 scenarios. However, the systematic errors found in the historical data are present in both scenarios and they were more evident in the BESM mean data.