A comparison between vertical mixing parameterizations in the Levantine Sea

The goal of this thesis was the study of an optimal vertical mixing parameterization scheme in a mesoscale dominated field characterized from a strong vorticity and the presence of a layer of colder, less saline water at about 100 m depth (Atlantic Waters); in these conditions we compared six different experiments, that differ by the turbulent closure schemes, the presence or not of an enhanced diffusion parameterization and the presence or not of a double diffusion mixing parameterization. To evaluate the performance of the experiments and the model we compared the simulations with the ARGO observations of temperature and salinity available in our domain, in our period of interest. The conclusions were the following: • the increase of the resolution gives better results in terms of temperature in all the considered cases, and in terms of salinity. • The comparisons between the Pacanovski-Philander and the TKE turbulent closure schemes don’t show significant differences when the simulations are compared to the observations. • The removing of the enhanced diffusion parameterization in presence of the TKE turbulent closure submodel doesn’t give positive results, and show limitations in the resolving of gravitational instabilities near the surface • The k-ϵ turbulent closure model utilized in all the GLS experiments, is the best performing closure model among the three considered, with positive results in all the salinity comparison with the in situ observation and in most of the temperature comparisons. • The double mixing parameterization utilized in the k-ϵ closure submodel improves the results of the experiments improving both the temperature and salinity in comparison with the ARGO data.

Submesoscale features in regions with different baroclinic deformation radius

In questo studio, un modello nidificato "child" ad alta risoluzione (risoluzione 1/48°) è ottenuto attraverso la piattaforma SURF. Il modello "child" è ottenuto tramite "downscaling" dei campi medi giornalieri dal modello globale "parent" (1/12°). Questo permette di osservare le caratteristiche della sottomesoscala in due regioni dell'oceano Atlantico settentrionale, Azzorre e Bermuda, dal 4 al 12 gennaio 2021. Questa tesi si propone di condurre un'analisi preliminare della relazione fra il raggio di deformazione baroclino e l'esordio dell'attività di sottomesoscala, nelle regioni di interesse. A questo scopo, vengono effettuati molti confronti fra i campi risultanti dal "parent" e dal "child". In particolare, ci concentriamo sulla Mixed-Layer Instability (MLI) studiata attraverso variabili come la Mixed-Layer Depth (MLD), la vorticità relativa, le velocità orizzontali e verticali, l'energia cinetica e la frequenza di Brunt-Vaisala. Dai risultati, mentre il modello "parent" sembra inadeguato, quello "child" è in grado di rilevare la MLI e la presenza di filamenti e scie topografiche in entrambe le regioni, riproducendo meglio le correnti orizzontali e verticali alla sottomesoscala. Ciò fornisce una connessione tra mesoscala e sottomesoscala: mentre nelle Azzorre la MLI sembra svolgere un ruolo chiave nella ristratificazione della colonna d'acqua, lo stesso non sembra nelle Bermuda dove i vortici di mesoscala sono più ampi, influendo maggiormente sulla stratificazione verticale. Qui, i processi di ristratificazione sembrerebbero correlati alle mesoscale piuttosto che alle sottomesoscale. La MLI giocherebbe comunque un ruolo nella generazione di correnti alla sottomesoscala, insieme ad altri processi come la frontogenesi e le scie topografiche. In conclusione, il valore del raggio di deformazione baroclino non sembra influenzare l'attivazione dei processi di sottomesoscala, mentre sembrerebbe determinare l'importanza della MLI nel processo di ristratificazione.