Modeling the Western Iberian margin circulation: present and future

Abstract

The purpose of this work is to carry out a comprehensive study on the Western Iberian Margin (WIM) circulation my means of numerical modeling, and to postulate what this circulation will be in the future. The adopted approach was the development of a regional ocean model configuration with high resolution, capable of reproducing the largeand small-scale dynamics of the coastal transition zone. Four numerical experiences were carried out according to these objectives: (1) a climatological run, in order to study the system’s seasonal behavior and its mean state; (2) a run forced with real winds and fluxes for period 2001-2011 in order to study the interannual variability of the system; (3) a run forced with mean fields from Global Climate Models (GCMs) for the present, in order to validate GCMs as adequate forcing for regional ocean modeling; (4) a similar run (3) for period 2071-2100, in order to assess possible consequences of a future climate scenario on the hydrography and dynamics of the WIM. Furthermore, two Lagrangian particle studies were carried out: one in order to trace the origin of the upwelled waters along the WIM; the other in order to portrait the patterns of larval dispersal, accumulation and connectivity. The numerical configuration proved to be adequate in the reproduction of the system’s mean state, seasonal characterization and an interannual variability study. There is prevalence of poleward flow at the slope, which coexists with the upwelling jet during summer, although there is evidence of its shifting offshore, and which is associated with the Mediterranean Water flow at deeper levels, suggesting a barotropic character. From the future climate scenario essay, the following conclusions were drawn: there is general warming and freshening of upper level waters; there is still poleward tendency, and despite the upwellingfavorable winds strengthening in summer the respective coastal band becomes more restricted in width and depth. In what concerns larval connectivity and dispersion along the WIM, diel vertical migration was observed to increase recruitment throughout the domain, and while smooth coastlines are better suppliers, there is higher accumulation where the topography is rougher.

O objectivo deste trabalho é realizar um estudo abrangente da circulação na Margem Ibérica Ocidental (WIM) através da modelação numérica, e postular sobre como essa circulação será no futuro. A abordagem adoptada foi o desenvolvimento de uma configuração regional de alta resolução num modelo oceânico, capaz de reproduzir a dinâmica de larga e pequena escala na zona de transição costeira. Quatro experiências numéricas foram efectuadas para este efeito: (1) uma corrida climatológica, a fim de estudar o comportamento sazonal do sistema e caracterizar o estado médio; (2) uma corrida forçada com ventos e fluxos reais para o período de 2001-2011, a fim de estudar a variabilidade inter-anual do sistema; (3) uma corrida forçada com campos médios de modelos climáticos globais (GCMs) para o presente, a fim de validar GCMs como forçamento adequado para modelação oceânica regional; (4) semelhante à corrida (3) para o período 2071-2100, a fim de avaliar possíveis consequências de um cenário climático futuro na hidrografia e dinâmica da WIM. Para além disso, foram realizados dois estudos com partículas Lagrangianas: um a fim de traçar a origem das águas afloradas ao longo da WIM; outro a fim de retratar os padrões de dispersão, acumulação e conectividade larval. Constatou-se que a configuração numérica é adequada para a reprodução do estado médio do sistema, caracterização sazonal e estudo da variabilidade inter-anual. Concluiu-se que há prevalência de escoamento para o polo junto à vertente, fluxo este que co-existe com o jacto de afloramento no Verão, embora haja evidência do seu desvio para o largo, e que esta associado ao escoamento da Agua Mediterrânica nos níveis inferiores, sugerindo um caracter barotrópico. Da aplicação de um futuro cenário climático retiraram-se as seguintes conclusões: há um aquecimento e um decréscimo de salinidade generalizados nos níveis superiores; a tendência para o escoamento para o pólo mantém-se, e apesar da intensificação dos ventos favoráveis ao afloramento no Verão a respectiva banda costeira está mais restringida em largura e profundidade. No que diz respeito à conectividade e dispersão larval ao longo da WIM, observou-se que a migração vertical diurna aumenta o recrutamento em todo o domínio, e enquanto que as linhas de costa mais suaves são melhores fornecedores, há maior acumulação em zonas de topografia mais recortada.