Summary
A 14-layer model of the general circulation in the North Atlantic Ocean is presented. The model is bounded by the coastline and by latitude circles at 57.5°N and 17.5°S. This area is covered by a grid system of 3° horizontal resolution. The actual topography is accounted for to the extent possible with this resolution.
Climatological fields of temperature, salinity and wind stress are used as boundary conditions at the sea surface. These fields are fitted to an annual variation approximated by the first harmonic only. At the two open lateral boundaries temperature and salinity are fixed in time according to observations, but a weaker condition is used here on the velocity field to allow implicitly for an interaction with the adjacent ocean.
Starting from an initial state at which the ocean is at rest and uniformly stratified, an initial-and boundary-value problem is solved numerically until the circulation and the interior mass field approximately are in equilibrium with the boundary conditions. The ‘ESSA Box Model” is applied in the numerical integration (K. Bryan [1969]).
Selected numerical results are compared with observed data. The model reveals a remarkable topographic control of the circulation. At present the integration is being continued on a 1°-grid. A final analysis and discussion of the results will be based on that model and will be published in a further paper.
Zusammenfassung
Ein 14-Schichten-Modell der allgemeinen Zirkulation im Nordatlantik wird beschrieben. Das Modell wird durch die Küstenlinien und durch Breitenkreise in 57,5° N und 17,5° S begrenzt. Der horizontale Gitterpunktabstand beträgt 3°. Im Rahmen dieser Gitterauflösung wird die wirkliche Topographie berücksichtigt.
Als Randbedingungen an der Meeresoberfläche werden klimatologische Temperatur-, Salzgehalt-und Windschubfelder verwendet, die einen sinusförmigen Jahresgang aufweisen. An den offenen zonalen Rändern werden Temperatur und Salzgehalt aus Beobachtungsdaten bestimmt und als zeitunabhängige Randwerte für die Rechnung vorgegeben. Um der Wechselwirkung mit dem angrenzenden Meeresgebiet Rechnung zu tragen, wird für das Geschwindigkeitsfeld am offenen Rand jedoch eine schwächere Bedingung benutzt.
Ausgehend von einem Zustand der Bewegungslosigkeit im gleichförmig geschichteten Wasser werden die Modellgleichungen als Anfangs-Randwertaufgabe über die Zeit integriert bis sich die Zirkulation und das Massenfeld mit den Randbedingungen näherungsweise im Gleichgewicht befinden. Die numerische Integration wird mit dem ESSA Box Model durchgeführt.
Für einen ausgewählten Meridionalschnitt werden die numerischen Ergebnisse mit Beobachtungen verglichen. In der errechneten Zirkulation zeigt sich ein bemerkenswerter Einfluß der Topographie.
Die Integration wird gegenwärtig auf einem 1°-Gitter fortgesetzt. Eine endgültige Analyse und Diskussion der Ergebnisse sollen nach Abschluß dieser Untersuchung in einer weiteren Arbeit veröffentlicht werden.
Résumé
On décrit un modèle à 14 couches de la circulation générale dans l'Atlantique Nord. Le modèle a pour limites les côtes et les parallèles 57°30′N et 17°30′S. Cette zone est décomposée en un réseau de bandes horizontales de 3°.
Cette disposition est prévue pour une extension possible de ce découpage.
Des champs climatologiques de température, salinité et d'action du vent conditionnent les limites à la surface de la mer. Ces champs sont rapportés à une variation annuelle au premier harmonique près. Aux deux extrémités latérales ouvertes, la température et la salinité sont données aux temps correspondants aux observations, mais ici une condition moins stricte a été utilisée pour le champ des vitesses afin de tenir compte implicitement d'une interaction avec les eaux océaniques adjacentes.
Partant d'un état initial où l'océan est calme et stratifié uniformément, un problème de valeurs initiales et limites est résolu numériquement jusqu'à ce que la circulation et le champ de masse intérieur soient à peu près en équilibre avec les conditions aux limites. L'«ESSA Box Model» est utilisé pour l'intégration numérique (K. Bryan [1969]).
On a choisi des résultats numériques pour les comparer aux valeurs observées. Le modèle fait apparaître un contrôle topographique remarquable de la circulation. Actuellement l'intégration se poursuit sur un réseau de 1°. Une analyse finale et la discussion des résultats auront ce modèle pour base et seront publiées ultérieurement.
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Friedrich, H.J. Preliminary results from a numerical multilayer model for the circulation in the North Atlantic. Deutsche Hydrographische Zeitschrift 23, 145–164 (1970). https://doi.org/10.1007/BF02226187
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