Study of the equatorial Atlantic Ocean mixing layer using a one-dimensional turbulence model

The General Ocean Turbulence Model (GOTM) is applied to the diagnostic turbulence field of the mixing layer (ML) over the equatorial region of the Atlantic Ocean. Two situations were investigated: rainy and dry seasons, defined, respectively, by the presence of the intertropical convergence zone and by its northward displacement. Simulations were carried out using data from a PIRATA buoy located on the equator at 23º W to compute surface turbulent fluxes and from the NASA/GEWEX Surface Radiation Budget Project to close the surface radiation balance. A data assimilation scheme was used as a surrogate for the physical effects not present in the one-dimensional model. In the rainy season, results show that the ML is shallower due to the weaker surface stress and stronger stable stratification; the maximum ML depth reached during this season is around 15 m, with an averaged diurnal variation of 7 m depth. In the dry season, the stronger surface stress and the enhanced surface heat balance components enable higher mechanical production of turbulent kinetic energy and, at night, the buoyancy acts also enhancing turbulence in the first meters of depth, characterizing a deeper ML, reaching around 60 m and presenting an average diurnal variation of 30 m.

O modelo General Ocean Turbulence Model (GOTM) é aplicado para diagnosticar o campo de turbulência da camada de mistura oceânica (CM) na região equatorial do Oceano Atlântico. Foram investigadas as estações chuvosa e seca, definidas, respectivamente, pela presença da zona de convergência intertropical e pelo seu deslocamento para norte. Simulações foram realizadas usando dados da bóia PIRATA (0º, 23ºW) para o cálculo dos fluxos turbulentos de superfície e dados do Projeto NASA/GEWEX Surface Radiation Budget para "fechar" o balanço de radiação na superfície. Um esquema para assimilação de dados foi usado para considerar os mecanismos físicos não representados pelo modelo unidimensional. Para a estação chuvosa, os resultados mostraram uma CM rasa devido à menor tensão de cisalhamento na superfície e a estratificação estável da camada superior oceânica; a profundidade máxima alcançada é da ordem de 15 m com uma variação diurna média de 7 m de profundidade. Na segunda estação, a tensão de cisalhamento mais intensa e o aumento das trocas de calor em superfície geraram maior produção mecânica de energia cinética turbulenta e a noite o empuxo também favoreceu a formação de uma CM mais profunda, alcançando até 60 m, e com variação diurna de 30 m em média.

CNPq

Fapesp