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Item Open Access Actividad de las ondas ecuatoriales y su impacto en la Temperatura Superficial del Mar en el Fenómeno El Niño 2002/2003(Instituto Geofísico del Perú, 2014-10) Mosquera Vásquez, Kobi Alberto; Dewitte, Boris; Illig, Serena; Takahashi, Ken; Garric, G.Es conocida la importancia para el Perú de pronosticar el Fenómeno El Niño (FEN) con la mayor confiabilidad y tiempo de anticipación posible. Para mejorar estos pronósticos, es necesario conocer y entender de manera precisa cada uno de los procesos físicos que están involucrados en el cambio de la Temperatura Superficial del Mar (TSM), variable que caracteriza la presencia de El Niño. Desde hace muchos años la comunidad científica está envuelta en alcanzar este objetivo, para lo cual se ha desarrollado mucho trabajo técnico-científico realizando observaciones in situ o mediante satélites, estudios estadísticos y teóricos, así como simulaciones con modelos numéricos complejos y simples del océano y atmosfera. Lamentablemente, como ya se sabía, y se ha vuelto a ver en este año 2014, los eventos El Niño pueden diferir bastante entre ellos y, además, aún existen vacíos científicos que limitan las predicciones del FEN. El objetivo del presente documento es mostrar, basándose en el trabajo de Mosquera-Vásquez et al. (2013), la actividad de las ondas Kelvin y Rossby ecuatoriales, así como su contribución en el cambio de la anomalía de la TSM en el Fenómeno El Niño 2002/2003, que puede ser considerado del tipo de “Pacífico Central” o “Modoki” (ver Takahashi, 2014). Para esto se realizó un análisis del balance de energía utilizando los datos oceánicos de un Modelo Oceánico de Circulación General (OGCM, por sus siglas en inglés) perteneciente a MERCATOR (http://www.mercator-ocean.fr/html/produits/index_en.html). Este modelo fue forzado por datos de viento y flujos de calor y agua superficiales observados, pero sin asimilación de datos oceánicos subsuperficiales. Los resultados fueron validados exitosamente con información in situ y satelital.Item Restricted Assessing the impact of downscaled winds on a regional ocean model simulation of the Humboldt system(Elsevier, 2013-05) Cambon, Gildas; Goubanova, Katerina; Marchesiello, Patrick; Dewitte, Boris; Illig, Serena; Echevin, VincentSimulating the oceanic circulation in Eastern Boundary Upwelling Systems (EBUS) is a challenging issue due to the paucity of wind stress products of a sufficiently high spatial resolution to simulate the observed upwelling dynamics. In this study, we present the results of regional simulations of the Humboldt current system (Peru and Chile coasts) to assess the value of a statistical downscaling model of surface forcing. Twin experiments that differ only from the momentum flux forcing are carried out over the 1992–2000 period that encompasses the major 1997/98 El Niño/La Niña event. It is shown that the mean biases of the oceanic circulation can be drastically reduced simply substituting the mean wind field of NCEP reanalysis by a higher resolution mean product (QuikSCAT). The statistical downscaling model improves further the simulations allowing more realistic intraseasonal and interannual coastal undercurrent variability, which is notoriously strong off Central Peru and Central Chile. Despite some limitations, our results suggest that the statistical approach may be useful to regional oceanic studies of present and future climates.Item Restricted Change in El Niño flavours over 1958-2008: implications for the long-term trend of the upwelling off Peru(Elsevier, 2012-11-15) Dewitte, Boris; Vazquez-Cuervo, J.; Goubanova, Katerina; Illig, Serena; Takahashi, Ken; Cambon, G.; Purca, S.; Correa, D.; Gutierrez, D.; Sifeddine, A.; Ortlieb, L.The tropical Pacific variability has experienced changes in its characteristics over the last decades. In particular, there is some evidence of an increased occurrence of El Niño events in the central Pacific (a.k.a. ‘Central Pacific El Niño’ (CP El Niño) or ‘El Niño Modoki’), in contrast with the cold tongue or Eastern Pacific (EP) El Niño which develops in the eastern Pacific. Here we show that the different flavours of El Niño imply a contrasted Equatorial Kelvin Wave (EKW) characteristic and that their rectification on the mean upwelling condition off Peru through oceanic teleconnection is changed when the CP El Niño frequency of occurrence increases. The Simple Ocean Data Assimilation (SODA) reanalysis product is first used to document the seasonal evolution of the EKW during CP and EP El Niño. It is shown that the strong positive asymmetry of ENSO (El Niño Southern Oscillation) is mostly reflected into the EKW activity of the EP El Niño whereas during CP El Niño, the EKW is negatively skewed in the eastern Pacific. Along with slightly cooler conditions off Peru (shallow thermocline) during CP El Niño, this is favourable for the accumulation of cooler SST anomalies along the coast by the remotely forced coastal Kelvin wave. Such a process is observed in a high-resolution regional model of the Humboldt Current system using the SODA outputs as boundary conditions. In particular the model simulates a cooling trend of the SST off Peru although the wind stress forcing has no trend. The model is further used to document the vertical structure along the coast during the two types of El Niño. It is suggested that the increased occurrence of the CP El Niño may also lead to a reduction of mesoscale activity off Peru.Item Open Access Experimentos numéricos en la implementación de una configuración tropical en el Pacífico usando el modelo oceánico ROMS(Instituto Geofísico del Perú, 2015-04) Mosquera Vásquez, Kobi Alberto; Dewitte, Boris; Illig, SerenaSe describen los esfuerzos realizados con el uso de un Modelo Oceánico de Circulación General (OGCM, por sus siglas en inglés) conocido como Regional Ocean Modeling System (ROMS) sobre el océano Pacífico Ecuatorial (15°S y 15°N). El ROMS utiliza las condiciones iniciales y de frontera del Simple Ocean Data Assimilation (SODA 2.1.6; Carton y Giese, 2008) y es forzado por flujos superficiales del reanalysis de ERA-I. En esta etapa se realizaron doce experimentos con el objetivo principal de representar correctamente la profundidad de la termoclina en su estado promedio y su variabilidad interanual.Item Restricted Inference of super-resolution ocean pCO₂ and air-sea CO₂ fluxes from non-linear and multiscale processing methods(EGU General Assembly, 2014) Hernández Carrasco, Ismael; Sudre, Joel; Garçon, Veronique; Yahia, Hussein; Dewitte, Boris; Garbe, Christoph; Illig, Serena; Montes Torres, Ivonne; Dadou, Isabelle; Paulmier, Aurélien; Butz, AndréIn recent years the role of submesoscale activity is emerging as being more and more important to understand global ocean properties, for instance, for accurately estimating the sources and sinks of Greenhouse Gases (GHGs) at the air-sea interface. The scarcity of oceanographic cruises and the lack of available satellite products for GHG concentrations at high resolution prevent from obtaining a global assessment of their spatial variability at small scales. In this work we develop a novel method to reconstruct maps of CO₂ fluxes at super resolution (4km) using SST and ocean colour data at this resolution, and CarbonTracker CO₂ fluxes data at low resolution (110 km). The responsible process for propagating the information between scales is related to cascading properties and multiscale organization, typical of fully developed turbulence. The methodology, based on the Microcanonical Multifractal Formalism, makes use, from the knowledge of singularity exponents, of the optimal wavelet for the determination of the energy injection mechanism between scales. We perform a validation analysis of the results of our algorithm using pCO₂ ocean data from in-situ measurements in the upwelling region off Namibia.Item Open Access L'onde de Kelvin équatoriale océanique intrasaisonnière et les événements El Niño du Pacifique central(Université Toulouse III Paul Sabatier, 2015-07-03) Mosquera Vásquez, Kobi Alberto; Dewitte, Boris; Illig, SerenaLe phénomène El Niño est le mode dominant de la variabilité du climat aux échelles de temps interannuelles dans le Pacifique tropical. Il modifie considérablement le climat régional dans les pays voisins, dont le Pérou pour lequel les impacts socioéconomiques peuvent être dramatiques. Comprendre et prévoir El Niño reste un enjeu prioritaire pour la communauté climatique. Des progrès significatifs dans notre compréhension du phénomène El Niño et dans notre capacité à le prédire ont été réalisés dans les années 80, en particulier grâce à la mise en place du système d'observation dans le Pacifique tropical (programme de TOGA, en particulier, ainsi que l'émergence de l'ère des satellites). À la fin du XXe siècle, alors que de nouvelles théories scientifiques ont été proposées et testées, les progrès réalisés dans le domaine de la modélisation numérique et de l'assimilation de données ont conduit à l'idée que le phénomène El Niño pourrait être prévu avec au moins deux ou trois saisons à l'avance. Or, depuis le début du 21ième siècle, les manifestations du phénomène El Niño ont réduit cette expectative: un nouveau type d'El Niño est a été découvert - identifié par des anomalies de température moins intenses et localisées dans le centre du Pacifique équatorial. Ce phénomène, connu sous le nom CP El Niño pour El Niño Pacifique Central ou El Niño Modoki a placé la communauté scientifique devant un nouveau défi. Cette thèse est une contribution à l'effort international actuel pour comprendre la dynamique de ce nouveau type d'El Niño, dans le but de proposer des mécanismes expliquant sa présence accrue au cours des dernières décennies. Plus précisément, l'objectif de cette thèse est d'étudier le rôle des ondes longues équatoriales dans le Pacifique tropical sur la dynamique océanique et la thermodynamique associées au phénomène El Niño de type Pacifique Central. Cette thèse s'intéresse tout d'abord au premier CP El Niño du 21ième siècle, le phénomène El Niño 2002/03, à partir des sorties d'un modèle de circulation océanique général. Ensuite, nous documentons les caractéristiques des ondes équatoriales de Kelvin aux fréquences Intra Saisonnières (ISKw) sur la période 1990-2011, fournissant une statistique de l'activité des ondes ISKw durant l'évolution des événements El Niño de type Central Pacifique. Nos résultats montrent que l'onde ISKw subit une forte dissipation dans le Pacifique Est, qui est interprétée comme provenant de la dispersión des ondes lorsqu'elles rencontrent le front zonal de la stratification dans l'Est du Pacifique (i.e. la pente de la thermocline d'Ouest en Est). Une réflexion partielle de l'onde ISKw en onde de Rossby équatoriale de près de 120°W est également identifiée, ce qui peut expliquer le confinement dans le Pacifique central des anomalies de température de surface associées aux événements El Niño de type Central Pacifique. Nous suggérons que la fréquence accrue au cours des dernières années des événements CP El Niño peut être associée à l'état froid - de type La Niña - observé dans le Pacifique Equatorial depuis les années 90 et les changements dans la variabilité saisonnière de la profondeur de la thermocline depuis les années 2000.Item Open Access Modes of covariability between sea surface temperature and wind stress intraseasonal anomalies along the coast of Peru from satellite observations (2000–2008)(American Geophysical Union (AGU), 2011-04) Dewitte, Boris; Illig, Serena; Renault, L.; Goubanova, Katerina; Takahashi, Ken; Gushchina, D.; Mosquera Vásquez, Kobi Alberto; Purca, S.The Tropical Rainfall Measuring Mission Microwave Imager sea surface temperature (SST) and QuikSCAT wind stress satellite data are used to investigate the intraseasonal upwelling variability along the coat of Peru over the period 2000–2008. Two regions of peak variance correspond to the central Peru region (Pisco region, 15°S) and the northern Peru region (Piura region, 5°S). A covariance analysis reveals a significant coherency between winds and SST anomalies off Pisco, consistent with Ekman pumping and transport dynamics. The upwelling cell consists in a meridionally extended fringe of colder (warmer) water extending as far as 250 km from the coast at 15°S. In the Piura region, the intraseasonal covariability pattern is represented by two modes, one relevant to the direct Ekman dynamics and the other one associated with the remote forcing of intraseasonal oceanic Kelvin wave. Two regimes of variability are evidenced. A low‐period regime (10–25 days) is the signature of Ekman transport/pumping dynamics and is remotely forced by the migratory atmospheric disturbances across the southeastern Pacific anticyclone. A high‐period regime (35–60 day band) is associated with the combined forcing of oceanic equatorial Kelvin waves and migratory atmospheric disturbances in the midlatitudes. In particular, the modes of covariability exhibit a prominent ∼50 day period energy peak. It is shown that this period arises from the impact of the first two baroclinic modes Kelvin wave, with the second baroclinic mode Kelvin wave being more influential on the Piura region.Item Open Access Ondas Kelvin intraestacionales en el evento El Niño del Pacífico central(Instituto Geofísico del Perú, 2014-07) Mosquera Vásquez, Kobi Alberto; Dewitte, Boris; Illig, SerenaSe describe un extracto del estudio “The Central Pacific El Niño instraseasonal Kelvin wave”, realizado con la colaboración del Laboratoire d’Ethudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (LEGOS) de Francia y enviado en abril [2014] al Journal of Geophysical Research-Oceans para su revisión. Se espera que los resultados de este trabajo contribuyan a un mejor entendimiento de la evolución de la onda Kelvin a lo largo del Pacifico ecuatorial y su rol en el desarrollo y evolución de los eventos El Niño. Este tema de investigación se ha reanudado en el ambiente científico debido a la mayor frecuencia, en los últimos 15 años, de eventos El Niño del Pacífico Central (CPEN, en inglés Central Pacific El Niño). La investigación examina, en una primera fase, las características de la onda Kelvin intraestacional (ISKw, en inglés Intraseasonal Kelvin Wave) en el Océano Pacífico ecuatorial empleando las observaciones in situ provenientes del proyecto TAO (Tropical Atmosphere Ocean Project; Hayes et al., 1991; McPhaden et al., 1998) y los resultados de un modelo oceánico de circulación general (OGCM, en inglés Oceanic General Circulation Model) para el período 1989-2011. El análisis de la información muestra que la variación intraestacional de la temperatura del lugar se destaca en la región de la termoclina y no en la superficie, donde la variación es muy débil, lo que está asociado a la contribución de la onda Kelvin sobre la anomalía de la profundidad de la termoclina.Item Open Access The 2002/2003 El Niño: equatorial waves sequence and their impact on sea surface temperature(American Geophysical Union (AGU), 2013-01) Mosquera Vásquez, Kobi Alberto; Dewitte, Boris; Illig, Serena; Takahashi, Ken; Garric, G.The recent decades have experienced changes in the characteristics of the El Niño phenomenon, with in particular an increased occurrence of so‐called Modoki or Central Pacific El Niños. Here the 2002/2003 El Niño, characterized as a Central Pacific El Niño, is studied from an Ocean General Circulation Model simulation. The focus is on the sequence of equatorial waves and their impact on zonal and vertical advection. The wave amplitude according to the most energetic baroclinic modes are first estimated, which allows inferring the sequence of the intraseasonal equatorial Kelvin (IKW) and Rossby (IRW) waves. It is shown that energetic downwelling IKWs, forced in the western‐central Pacific, crossed the equatorial Pacific. Reflections of IKWs into IRWs onto the zonally varying thermocline and eastern boundary are also observed. A simplified heat budget of the surface layer is then carried out to infer the dominant processes at work during the evolution of this event focusing on the wave‐induced advection terms. The results indicate that the warming phase (April–November 2002) is mainly controlled by zonal advection of mean temperature (accounted for by IKWs and locally wind‐driven current) and by vertical advection in the eastern Pacific. The cooling phase (December 2002 to April 2003) is dominated by a reduction in solar radiation and the IRW‐induced zonal advection of mean temperature respectively in the central and eastern equatorial Pacific. The recharge‐discharge process is also showed to be at work with the recharge (discharge) process operating mainly through the second (first) baroclinic mode.Item Open Access The Central Pacific El Niño intraseasonal Kelvin wave(American Geophysical Union (AGU), 2014-10) Mosquera Vásquez, Kobi Alberto; Dewitte, Boris; Illig, SerenaIn this study, we document and interpret the characteristics of the IntraSeasonal Kelvin wave (ISKw) in the Pacific over the 1989–2011 period, based on observations, a linear model, and the outputs of an Ocean General Circulation Model (OGCM). We focus on the wave activity during the Central Pacific (CP) El Niño events contrasting with the extraordinary El Niño of 1997/1998. We find that the ISKw activity is enhanced in Austral summer (spring) in the central Pacific (west of ∼120°W) during CP El Niño events. The linear model experiment indicates that the Austral summer peak is wind‐forced, while the Austral spring peak is not and consequently results from nonlinear processes. In addition, a strong dissipation of the ISKws is observed east of 120°W which cannot be accounted for by a linear model using a Rayleigh friction. A vertical and horizontal mode decomposition of the OGCM simulation further confirms the sharp changes in characteristics of the ISKws as well as the reflection of the latter into first‐meridional Rossby wave at the longitude where the maximum zonal gradient of the thermocline is found (∼120°W). Our analysis suggests that the confinement of CP El Niño warming in the central Pacific may result from the reinforcement of the zonal gradient in stratification associated with the La Niña‐like conditions since the late of the 1990s, leading to scattering of the energy of the ISKws in the eastern Pacific.Item Open Access Variaciones intraestacionales de la Temperatura Superficial del Mar en la costa del Perú(Instituto Geofísico del Perú, 2015-09) Goubanova, Katerina; Illig, Serena; Dewitte, Boris; Takahashi, KenEn el presente artículo nos enfocaremos en las fluctuaciones de la TSM que se encuentran sobre la escala de tiempo intraestacional, la cual se refiere a las oscilaciones de las variables climáticas con un periodo que varía entre 30 y 120 días. Cabe mencionar que una parte de esta variabilidad intraestacional proviene de la variabilidad interna del océano y es asociada a la actividad de remolinos de mesoescala. El presente artículo no analiza la variabilidad interna, la cual es más marcada afuera de la zona de afloramiento costero, sino se centra sobre la variabilidad forzada que puede explicar los eventos cálidos o fríos asociados a una alteración del afloramiento promedio dentro de una estación. Es importante predecir tal tipo de evento pues este puede tener un gran impacto sobre el ecosistema marino y sobre el clima costero.