Ocean Modeling in an Eddying Regime

Title Page
......Page 3
Copyright......Page 4
Contents......Page 5
Preface
......Page 7
2. Current capabilities......Page 8
3. Future directions......Page 9
References......Page 10
1. Introduction......Page 11
2. Eddy Theory and Modeling......Page 12
3. Eddy Roles in Circulation and Climate......Page 15
4. Conclusions......Page 19
References......Page 20
Submesoscale Processes and Dynamics......Page 22
1. Introduction......Page 23
2.1. What are Submesoscales?......Page 24
2.2. Frontogenesis......Page 25
2.3. Unforced Instabilities......Page 26
2.4. Forced Motions......Page 28
3. Submesoscale dynamics......Page 29
3.1. Semigeostrophic Dynamics......Page 30
4.2. Frictionally Driven Eddy Potential Vorticity Fluxes......Page 35
4.3. Effect on Biogeochemistry......Page 37
5. Discussion......Page 39
References......Page 41
1. Introduction......Page 44
3. Process study experiments......Page 46
4. Representation of Gulf Stream separation in eddy-resolving OGCMS......Page 53
5. Validation......Page 62
References......Page 63
1. Introduction......Page 67
2. Previous eddy-resolving studies of overflows......Page 68
3. Sensitivity of overflows to model closures......Page 73
4. Discussion and conclusions......Page 83
References......Page 84
1. Wind ringing of the ocean at thenear-inertia l frequency......Page 86
3. Downward and EquatorwardPropagatio n of Near-Inertia l Energy Dueto the b Effect......Page 88
4. Downward Propagatio n of Near-Inertia lEnergy in Mesoscale Eddies......Page 90
5. Which Pathway Prevai ls?......Page 91
6. The Route to Mixing Through EddyFields: Some Results......Page 92
7. Eddy-Resolving Models andHigh-Frequency Winds: WhatResolution Is Needed?......Page 98
References......Page 102
1. Introduction......Page 104
2. The TRM Framework......Page 105
3. Model Description......Page 106
4. Results......Page 107
Acknowledgments.......Page 112
References......Page 116
1. INTRODUCTION......Page 118
2. WHY BOTHER?......Page 119
3. EDDY PUMPING......Page 121
4. EDDY-RESOLVING MODELS......Page 122
5. CONCLUDING DISCUSSION......Page 126
REFERENCES......Page 131
1. INTRODUCTION......Page 134
2. GENERATIO N OF MESOSCALE ACTIVIT Y IN EBS......Page 135
3. EFFECTS OF THE MESOSCALE IN EBS......Page 138
5. MODELING SUBTLETIES......Page 141
6. CONCLUSIONS......Page 145
Acknowledgments.......Page 148
REFERENCES......Page 149
1. INTRODUCTION......Page 151
2. OCEAN DATA......Page 153
4. IDENTIFICATION OF PRIMARY OCEAN MODEL BIASES......Page 154
5. SPACE-TIME DEPICTION OF THE UPPER-OCEAN CIRCULATION......Page 157
6. MODEL INTERCOMPARISON METRIC......Page 158
8. EDDY HEAT FLUXES......Page 161
9. DISCUSSION AND CONCLUSIONS......Page 162
REFERENCES......Page 163
1. INTRODUCTION......Page 166
2. MODELS AND METHODS......Page 167
3. MEAN FIELD OF PACIFIC OCEAN SURFACE CURRENTS......Page 170
REFERENCES......Page 175
1. INTRODUCTION......Page 177
2. QG EDDY-RESOLVING MODELS IN A ZONAL CHANNEL......Page 179
3. PRIMITIVE EQUATION MODELS......Page 181
4. MOMENTUM PENETRATION AND THE DEPTH-INTEGRATED BALANCE IN THE ACC......Page 182
5. MERIDIONAL CIRCULATION IN THE SOUTHERN OCEAN......Page 186
6. ENERGY BALANCES AND INSTABILITY......Page 189
7. ZONAL JETS......Page 191
Acknowledgments......Page 195
REFERENCES......Page 196
1. INTRODUCTION......Page 199
2. MODEL DESCRIPTION......Page 200
3. SEA SURFACE HEIGHT VARIABILITY......Page 202
4. MERIDIONAL HEAT TRANSPORT IN THE INDIAN OCEAN......Page 205
5. MESOSCALE EDDIES IN THE NORTHWESTERN ARABIAN SEA......Page 206
6. INDONESIAN THROUGHFLOW......Page 209
REFERENCES......Page 210
1. INTRODUCTION......Page 213
2. GULF STREAM SEPARATION......Page 215
3. MODEL SENSITIVITIES......Page 219
4. EDDY MIXING AND PARAMETERIZATION......Page 221
5. THE NORTHWEST ATLANTIC......Page 224
6. GYRE STRUCTURE AND BASINWIDETRANSPORT......Page 226
7. DEEP FLOW......Page 230
8. SUMMARY......Page 232
REFERENCES......Page 236
1. INTRODUCTION......Page 240
2. SUBPOLAR NORTH ATLANTIC......Page 243
3. SUBPOLAR NORTH PACIFIC......Page 247
4. ARCTIC......Page 251
5. SUMMARY AND CONCLUSIONS......Page 255
REFERENCES......Page 262
1. INTRODUCTION......Page 264
2. MODEL AND EXPERIMENTAL DESIGN......Page 265
3. RESULTS......Page 266
REFERENCES......Page 277
1. INTRODUCTION......Page 279
2. KINEMATICS......Page 280
3. TRACER BUDGET......Page 283
4. LINEAR MOMENTUM BUDGET......Page 284
5. DENSITY......Page 288
6. ENERGETIC BUDGETS......Page 289
7. BASIC NON-EQUILI BRIUM THERMODYNAMICS......Page 291
8. LINEAR MODES OF MOTION......Page 293
9. APPROXIMATIONS......Page 300
10. ELEMENTS OF VERTI CAL COORDINATES......Page 303
11. SOLUTION METHODS......Page 305
Acknowledgments.......Page 312
REFERENCES......Page 313
1. INTRODUCTION......Page 316
2. NONLINEAR VISCOSITIES AND DIFFUSIVITIES......Page 317
3. FILTERING AND DYNAMICAL ADJUSTMENT......Page 329
REFERENCES......Page 332
1. INTRODUCTION......Page 335
2. A NEW PRESCRIPTION FOR LATERALVISCOSITY......Page 337
3. ADIABATIC TRACER MIXING......Page 341
5. NON-DISSIPA TIVE PA RAMETERIZATION OF TURBULENCE FOR ENHANCEDVA RIABILITY: LANS-A......Page 342
Acknowledgments.......Page 346
REFERENCES......Page 347
1. INTRODUCTIO N......Page 349
2. EDDY-RESOLVING GLOBAL OCEAN PREDICTION SYSTEMS......Page 354
3. SUMMARY AND CONCLUSIONS......Page 372
REFERENCES......Page 373
1. INTRODUCTION......Page 378
2. DATASTRUCTURES AND MESH GENERATION......Page 382
3. BRIEF BACKGROUND ON FINITE ELEMENTS......Page 383
4. MESH ADAPTIVITY /OPTIMIZATION......Page 386
5. DISCRETIZATION STABILITY......Page 390
6. APPLICATIONS......Page 394
7. FUTURE OUTLOOK......Page 397
8. CONCLUDING REMARKS......Page 399
REFERENCES......Page 400
Index......Page 404