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ABSTRACT

For dynamically consistent, high-resolution, yet cost-effective regional oceanic downscaling modelling, an empirical three-dimensional (3D) density estimate based on publicly available datasets is utilized for the Regional Oceanic Modeling System (ROMS) with simple data assimilation (i.e., TS nudging, where TS stands for temperature and salinity). We rely on a method built upon the two-layer model to reconstruct a mesoscale 3D temperature and salinity field, referred to as Tokyo University of Marine Science and Technology (TUMSAT)-TS, using near real-time altimeter-derived dynamic height along with Argo float profiling data. The TUMSAT-TS is first validated using in situ hydrographic data, then is implemented in the Japan Coastal Ocean Predictability Experiment (JCOPE2)-ROMS downscaling system for the Kuroshio region off Japan. We explore the usability of TUMSAT-TS by carrying out three comparative simulations with temperature and salinity nudging towards the (i) TUMSAT-TS and (ii) JCOPE2-TS fields, and (iii) without the nudging. Whereas the unassimilated case fails to properly account for the Kuroshio, both datasets individually are found to help reproduce the mesoscale variability of the Kuroshio, as well as its transient paths, volume transport, associated kinetic energy (KE) and eddy KE, and seasonally varying stratification.

Résumé

[Traduit par la rédaction] Pour effectuer une réduction d’échelle par modélisation océanique régionale à haute résolution et dynamiquement cohérente, qui reste avantageuse quant au coût, nous utilisons des estimations empiriques et tridimensionnelles de densité se fondant sur des données offertes publiquement, et le système régional de modélisation océanique (Regional Oceanic Modeling System; ROMS) combiné à une assimilation simple de données (c.-à-d. un rappel spectral pour la température et la salinité). Nous appliquons une méthode fondée sur le modèle à deux couches afin de reconstruire à mésoéchelle un champ tridimensionnel de température et de salinité (TS), appelé TUMSAT-TS (Tokyo University of Marine Science and Technology-TS), à partir de hauteurs dynamiques dérivées de mesures d’altimètre en temps quasi réel et de données de flotteurs profilants Argo. Nous validons d’abord le champ TUMSAT-TS à l’aide de données hydrographiques in situ. Puis nous appliquons le système de mise à l’échelle inférieure Japan Coastal Ocean Predictability Experiment (JCOPE2)-ROMS pour la région du Kuroshio au large du Japon. Nous explorons la facilité d’exploiter le TUMSAT-TS en menant trois simulations comparatives qui rappellent la température et la salinité vers les champs i) TUMSAT-TS et ii) JCOPE2-TS, puis iii) sans rappel spectral. Le cas sans assimilation ne tient pas adéquatement compte du Kuroshio. En revanche, chacune des deux autres séries de données prises individuellement aide à reproduire tant la variabilité du Kuroshio à mésoéchelle que ses trajectoires transitoires, son volume de transport, l’énergie cinétique associée et ses tourbillons, ainsi que la stratification saisonnière.

Additional information

Funding

YU and HY appreciate the financial support from Japan Science and Technology Agency Core Research for Evolutional Science and Technology (JST-CREST) program [grant number JPMJCR12A6]. YU also offers thanks for the support from the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) Grant-in-Aid for Scientific Research [grant number 24560622], [grant number 15H04049], [grant number 15H00977], and [grant number 15KK0207].

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