Atmospheric forcing of the surface ocean off central Chile

Abstract

En esta tesis se estudian los mecanismos físicos involucrados en el forzamiento atmosférico del océano superficial a escala estacional y sinóptica frente a Chile central. Para esto, se utilizaron observaciones disponibles (in-situ y derivadas de satélite) y simulaciones numéricas. Este trabajo está particularmente enfocado en el forzamiento del viento. El ciclo estacional de la circulación superficial frente a Chile central fue analizada utilizando altimetría satelital y un modelo oceánico. Para evaluar el rol que cumple el rotor del esfuerzo del viento sobre la circulación se realizaron dos simulaciones idénticas excepto por el forzamiento del viento: la simulación control utilizó una climatología mensual del esfuerzo del viento y la simulación sin rotor utilizó un campo de esfuerzo similar pero con rotor nulo. Las corrientes superficiales observadas y simuladas (simulación control) mostraron un ciclo estacional importante y un flujo bien definido hacia el ecuador con una estructura de chorro. Esta corriente en chorro se desarrolla durante la primavera y el verano consistente con la presencia de un chorro atmosférico de baja altura. Al sur de Punta Lavapie (37°S) la corriente superficial hacia el ecuador permanece junto a la costa, pero luego que el flujo pasa esta punta se separa de la costa convirtiéndose en un chorro oceánico. A diferencia de esto, en la simulación sin rotor la separación en Punta Lavapie no ocurre y el chorro oceánico no se observa, lo que evidencia la importancia del rotor del esfuerzo del viento en la dinámica de este flujo superficial. A pesar de que el transporte de Sverdrup integrado es similar al transporte simulado, la corriente en chorro oceánica no se localiza donde el rotor del esfuerzo del viento es máximo. Por el contrario, la posición del chorro sigue aproximadamente el contorno cero del rotor del esfuerzo del viento, el cual corresponde a la posición climatológica del eje del chorro atmosférico. Estos resultados ilustran la importancia de la surgencia/hundimiento que ocurre fuera de la costa asociadas al bombeo de Ekman, el cual inclina las isopicnas hacia arriba (abajo) al este (oeste) del chorro atmosférico, forzando un flujo oceánico hacia el norte a través de un balance de viento térmico. Por otra parte, el efecto de la variabilidad sinóptica del viento y los flujos de calor sobre el océano superficial frente a Chile centro-sur fueron investigados utilizando un modelo oceánico. Este análisis se concentra durante el verano austral, cuando el viento regional experimenta una variabilidad sinóptica importante sobre una media favorable a la surgencia. Para evaluar la naturaleza y la magnitud de estos efectos, se realizaron tres simulaciones idénticas excepto por el forzamiento superficial: la climatologica, con esfuerzo del viento y flujos de calor climatológicos; la parcialmente sinóptica, con esfuerzo del viento diario y flujos de calor climatológicos: y la completamente sinóptica, con esfuerzos del viento y flujos de calor diarios. Las corrientes medias y la EKE geostrófica superficial no muestran importantes diferencias entre simulaciones, y ambas se ajustan a lo documentado para el Pacífico Sureste. Sin embargo, se observa mayor EKE ageostrófica en las simulaciones que consideran variabilidad sinóptica del esfuerzo del viento, impactando en la cantidad de EKE superficial total y la difusividad, particularmente al sur de Punta Lavapie, donde hay ausencia de corrientes importantes lo que implica bajos niveles de EKE geostrófica. El promedio de verano de la SST es similar en las simulaciones y se ajusta a las observaciones, pero la variabilidad de la SST a lo largo de la costa es mayor en las corridas que incluyen variabilidad sinóptica del esfuerzo del viento, lo que sugiere una respuesta más bien lineal del océano a los ciclos de intensificación y relajación del viento sur. Se encontró que la variabilidad de la SST costera no cambia significativamente cuando se incluyen flujos de calor diarios, indicando un rol prominente de los ciclos de surgencia. Sin embargo, en la región más alejada de la costa es necesario incluir la variabilidad sinóptica de los flujos de calor para obtener una variabilidad de la SST realista.