POLCA: le couplé Predicate






                                        Mise à jour: 2 janvier 2002
 

  Le champ de calving 
(fonte des glaciers de l'Antarctique et de l'Inuit Nunat)



Le calving atmospherique tel qu'il est calcule par Arpege n'est en fait que le cumul des precipitations solides tombees sur les maille sol d'Arpege. Cette eau n'est en principe recueillie dans aucun reservoir (elle n'est donc pas reversee dans l'ocean via le runoff) et s'accumule donc dans les glaciers, de sorte que sa masse vient a disparaitre du bilan hydrique total.

Un fichier de poids oasis specifique a ce champ est utilise pour passer du champ COCALVIN (precipitations neigeuses sur tous les points du modele Arpege) au champ SOCALVIN. Seuls certains points de la grille oceanique sont choisis pour recuillir ce calving: les points a la cote les plus au Nord, pour les glaciers de la cote antarctique, et les points cotiers les plus au Sud, pour la cote du Groenland (Inuit Nunat).

Voila le resultat d'une interpolation off-line d'un champ COCALVIN uniforme de 1 mm/jour sur chaque point de grille Arpege. Le resultat est donne sur la grille oceanique, pour le groenland et pour l'antarctique.
 

Comme les autres champs,  le calving est lu dans ORCA dans la routine flx.coupled.clio.h et mis dans la variable sciobc(ji,jj,13). 
Dans la routine icelln.coupled.h, le champ est passe au modele de glace via la variable zciobc(ji,jj,13) (1/3 de la valeur totale de calving deverse par Arpege en un jour, puisque le modele de glace est appele 3 fois dans la journee).
Dans ocetoice.coupled.h, la variable du modele de glace "calving" est initialisee avec zciobc(ji,jj,13) .
C'est dans thersf.Fom que ce calving va etre utilise, d'une part pour ajouter la chaleur latente de fonte de cette glace a la chaleur latente de fonte de la glace de mer, et d'autre part pour repartir la masse d'eau fondue sur plusieurs points au large du point de deversement initial.

Calcul de la chaleur latente:
On suppose que tout le calving sera fondu et deverse dans la partie eau de la maille. On doit donc calculer ici un nouveau flux de calving assurant la conservation de la masse d'eau associe au calving lorsque le flux de calving sera multiplie par la surface eau de la maille. Ce nouveau flux de calving est alors utilise pour determiner la chaleur latente extraite des leads pour faire fondre ce calving.

Calcul du nouveau champ de calving:
On simule la fonte des icebergs sur une plus large aire que celle couverte par les points de grille "embouchures" choisis dans le fichier de poids mozaic d'Oasis.
Pour cela, on se sert de l'algorithme suivant:

c  1: Antarctique
      DO i=118,134                                                               ! Boucle sur les i de la cote sud groenlandaise
        DO j=116,140                                                             !  Boucle a partir d'une latitude sud donnee
          if (ABS(zcalving (i,j)) .gt. zeps0 ) then              !  Si le calving est non nul en ce point
            zspsc = zcalving(i,j) * aire(i,j)                             !  initialiser le cumul de calving avec cette valeur
            jfonte=j                                                    !  initialiser l'indice a partir duquel va se faire la nlle repartition
            zcalv(i,j) = zcalv(i,j) +                                 !  calcul du nouveau calving proportionnel au pourcentage
     $         tms(i,j,ks2)*zcalving(i,j) * albq(i,j)     !   de leads (seulement sur les points non masques)
            zspsc = zspsc -                                            !  soustraction au total du cumul de la valeur affectee en i,j
     $         tms(i,j,ks2)*zcalving(i,j) * albq(i,j)
     $         *  aire(i,j)
            do while ( ABS(zspsc) .gt. zeps0 )                     ! tant que le cumul n'est pas nul
              jfonte=jfonte-1                                                   !  descendre sur la grille d'un indice vers le Sud 
              zcalv(i,jfonte) = zcalv(i,jfonte) +                    !   calcul du calving sur le point de grille suivant
     $         tms(i,jfonte,ks2)* zspsc * albq(i,jfonte) 
     $         / aire (i,j)
              zspsc = zspsc -                                                      !  nouvelle soustraction au total du cumul
     $         tms(i,jfonte,ks2)* zspsc * albq(i,jfonte)
            enddo
          endif
        ENDDO
      ENDDO
c  2: Antarctique
c      i = 1 a 182
      DO i=1,182                                                              ! Boucle sur les i de la cote nord antarctique
        DO j=1,26                                                               ! Boucle a partir du pole sud
          if (ABS(zcalving (i,j)) .gt. zeps0 ) then
            zspsc = zcalving(i,j)
            jfonte=j
            zcalv(i,j) = zcalv(i,j) +
     $         tms(i,j,ks2)*zcalving(i,j) * albq(i,j)
            zspsc = zspsc -
     $         tms(i,j,ks2)*zcalving(i,j) * albq(i,j)
     $         *  aire(i,j)
            do while ( ABS(zspsc) .gt. zeps0 )
              jfonte=jfonte+1                                          !  remonter sur la grille d'un indice vers le Nord 
              zcalv(i,jfonte) = zcalv(i,jfonte) +
     $         tms(i,jfonte,ks2)* zspsc * albq(i,jfonte)
     $         /  aire(i,j)
              zspsc = zspsc -
     $         tms(i,jfonte,ks2)* zspsc * albq(i,jfonte)
            enddo
          endif
        ENDDO
      ENDDO

La nouvelle valeur ainsi calculee est utilisee pour le calcul de la chaleur latente produite par ce calving. 
La variable "zcalving" est cumulee  (et son signe inverse) dans  "phisc". "phisc est a son tour convertie dans icetooce.f pour etre envoyee au modele d'ocean dans la variable sbcocn(i,j,11).
Dans icelln.coupled.h, sbcocn(i,j,11) est soustrait a emp pour etablir le nouveau flux d'eau net.

Voici les champs tel qu'il arrivent dans le modele orca apres interpolation oasis (groenland - antarctique)
On s'assure que la somme des calvings (ponderes par l'aire des mailles concernees) est la meme avant et apres la re-repartition sus-decrite.

Voila la forme que prend un champ de calving uniforme avant et apres qu'il soit passe a travers cet algorithme (groenland avant - apres, antarctique avant - apres). La proportion de glace au cours de la journee est la suivante pres du groenland et autour de l'antarctique
Sur les graphiques avant repartition du calving, les valeurs (ramenees a l'aire de chaque maille) sont constantes pour un bassin versant donne (groenland ou antarctique). On a superpose au graphique la courbe de l'integrale (pour toutes les mailles ayant le meme i) du calving (pondere par la surface de la maille). 
Cette valeur reste constante dans le cas ou on a re-reparti le calving sur les mailles de meme i mais de j superieur (pour l'Antarctique) ou inferieur (pour le Groenland).
On voit que la re-repartition entraine un report du calving de la maille cotiere vers la premiere maille non englacee. Entre les deux, le calving deverse garde des valeurs faibles (du fait d'une couverture de glace uniforme le premier jour). En revanche, apres quelques jours de run, la banquise antarctique ayant fondu (pendant que celle du Nord-Est groenlandaise se maintient a peu pres), cette re-repartition de calving se fait de maniere plus harmonieuse entre tous les points plus ou moins englaces (comme on le voit sur les sorties du premier mois de run: groenland-antarctique).

A NOTER: les valeurs de calving pour le groenland sont assez fortes (deux a trois fois superieures a la valeur de E-P dans cette region) et la circulation oceanique pourrait y etre perturbee dans les memes proportions. Vu l'impact des temperatures de l'ocean dans l'Atlantique Nord sur les regimes de temps, recemment mis en evidence par d'emminents scientifiques, ne serait-il pas prudent de regarder ce champ de plus pres, chef ?

Apres verifications (comparaison des salinites pour les runs avec et sans calving, estimation de la difference de profondeur de la couche de melange dans la mer du Labrador), il semble bien que le deversement de cette eau douce dans la region de l'Inuit Nunat bouleverse completement la circulation oceanique dans la zone. Il est donc impensable de commencer la simulation dans ces conditions).

L'algorithme de repartition est donc modifie en plusieurs points:

1. Pour l'Inuit Nunat ET pour l'Antarctique, l'algorithme precedent deversait la quasi totalite de l'eau douce dans la premiere maille totalement libre de glace (dans le cas d'une transition brusque des regions englacees aux regions libres de glace). Cette quantite d'eau est desormais deversee sur 3 points d'eau libre.

2. Repartition en longitude du calving dans l'Inuit Nunat:
 
D'apres cette carte de derive des icebergs, la circulation oceanique de la Baie de Baffin semble impliquer que la majorite des rejets d'eau douce se produit sur les cotes du Labrador et de Terre Neuve (voire plus au Sud). 

La repartition en longitude du calving est donc modifie (dans notre modele  de glace -routine thersf.Fom-):

    • Les rejets a l'Est de l'Inuit Nunat sont divises par deux
    • Le calving au Sud de l'Inuit Nunat est arrete (les principaux glaciers se deversent au Nord de la Baie de Baffin)
    • La difference est reportee sur deux points de deversement au Nord Ouest de la Baie de Baffin.
Sur le graphique, en fonction de la longitude (i) a l'entour de l'Inuit Nunat, est represente la somme suivant j du champ de calving dans l'hemisphere Nord. En pointille, avant repartition; en trait plein apres).

On s'assure que la quantite d'eau globale deversee avant et apres re-repartition est la meme:
 
(Sv) 1er jour Inuit Nunat 1er jour Antarctique  5e jour Inuit Nunat 5e jour Antarctique
Avant re-repartition .00191763202 0.0443326683 .00328593600 0.0549491123
Apres re-repartition .00191763203 0.0443326688 .00328593602 0.0549491124

Voila la forme que prend un champ de calving uniforme avant et apres qu'il soit passe a travers cet algorithme (groenland avant - apres, antarctique avant - apres). 
 

CONSTATATIONS: Deux experiences de 10 ans sont menees conjointement, l'une avec le calving groenlandais tel qu'il est decrit ci-dessus et l'autre en supprimant ce calving. Dans le premier cas, la convection en mer du Labrador l'hiver est faible, alors qu'elle est completement coupee (par la formation de glaces) dans la simulation avec calving. La solution que nous adoptons pour commencer la simulation Predicate est donc de repartir uniformement sur tous les points de grille ocean la quantite d'eau correspondant au calving de l'Inuit Nunat (le calving est donc seulement conserve tel que decrit precedemment dans l'Antarctique).