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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4268| Submesoscale vertical heat flux in the mixed layer Flujo de calor vertical de submesoescala en la capa mixta | |
| JONATHAN APARCO LARA | |
| Héctor Salvador Torres Gutiérrez José Gómez Valdés | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Vertical heat fluxes, high frequency, mixed layer, baroclinic instability, submesoscale. Flujos verticales de calor, alta frecuencia, capa de mezcla, inestabilidad barocl´ ınica, submesoescala | |
| Recent numerical simulations and observations with Lagrangian floats, drifters, and airborne Doppler radar have shown that, in the mixed layer, horizontal movements on the order of kilometers occur, with durations ranging from hours to 2-3 days. These movements, characterized by vorticity and deformation on the order of the Coriolis parameter, tend to disrupt the geostrophic balance and induce strong vertical motions (approximately 100 m/day). In covariance with the temperature anomaly in a frontal system, these motions generate upward heat fluxes with frequencies greater than one cycle per day (high frequency). These fluxes are key to the energy balance and heat redistribution in the ocean, regulating submesoscale dynamics and indirectly modulating the interaction between mesoscale and turbulent processes, impacting the thermal structure of the ocean and global climate. Submesoscale dynamics are influenced by atmospheric forcing, such as heat exchange at the ocean-atmosphere interface and wind stress, which can simultaneously impact submesoscale dynamics in an oceanic region. This simultaneity complicates the precise identification of the mechanism responsible for the high-frequency heat fluxes. In this thesis, the hypothesis is addressed that net diurnal surface cooling (thermal process) and wind stress (mechanical process) impact submesoscale dynamics, generating high-frequency vertical heat fluxes. To test this hypothesis, numerical simulations are performed under idealized conditions to replicate submesoscale frontal evolution in a periodic channel, comparing experiments with and without forcing. The results show that, in the free evolution, high-frequency heat fluxes reached a maximum of one cycle every 10 hours, while in the forced experiments, baroclinic instability intensified, increasing the growth of meanders, promoting greater energy transfer to smaller scales, and reinforcing the secondary circulation of the front. This led to a tendency toward higher frequencies and larger heat fluxes. Although the mechanisms of the forcings are different, both drive frequencies up to one cycle every 6 hours. It is important to note that vertical fluxes in the submesoscale can be up to 10 times greater than those in the mesoscale, highlighting their impact on the global heat balance. These findings help explain the high frequencies observed in simulations with more realistic conditions, where fluxes reach frequencies close to one ... Simulaciones numéricas recientes y observaciones con flotadores lagrangianos, derivadores y radares de dispersión Doppler (observación aérea) han mostrado que, en la capa de mezcla, se producen movimientos horizontales del orden de kilómetros y con duraciones de horas a 2-3 días. Estos movimientos, caracterizados por una vorticidad y deformación de orden del parámetro de Coriolis, tienden a romper el balance geostrófico e inducen intensos desplazamientos verticales (aproximadamente 100 m/día). En covarianza con la anomalía de temperatura en un sistema frontal, estos desplazamientos generan flujos verticales ascendentes de calor con frecuencias superiores a un ciclo por día (alta frecuencia). Estos flujos son clave para el balance energético y la redistribución de calor en el océano, regulando la dinámica submesoescalar y modulando indirectamente la interacción entre procesos de mesoescala y turbulentos, impactando por ello la estructura térmica del océano y el clima global. La dinámica submesoescalar es modulada por forzantes atmosféricos, como el intercambio de calor en la interfaz océano-atmósfera y el esfuerzo del viento, los cuales pueden impactar simultáneamente la dinámica submesoescalar en una región oceánica. Esta simultaneidad dificulta la identificación precisa del mecanismo responsable de los flujos de calor de alta frecuencia. En esta tesis, se aborda la hipótesis de que el enfriamiento diurno superficial neto (proceso térmico) y el esfuerzo del viento (proceso mecánico) impactan la dinámica submesoescalar, generando flujos verticales de calor de alta frecuencia. Para probar esta hipótesis, se realizaron simulaciones numéricas bajo condiciones idealizadas para replicar la evolución frontal submesoescalar en un canal periódico, comparando experimentos con y sin forzantes. Los resultados mostraron que, en la evolución libre, los flujos de calor de alta frecuencia alcanzaron un máximo de 1 ciclo cada 10 horas, mientras que, en los experimentos forzados, la inestabilidad baroclínica se intensificó, aumentando el crecimiento de los meandros, promoviendo una mayor transferencia de energía a escalas más pequeñas y reforzando la circulación secundaria del frente. Esto generó una tendencia hacia frecuencias más altas y mayores flujos de calor. Aunque los mecanismos de los forzantes son diferentes, ambos impulsaron frecuencias de hasta un ... | |
| CICESE | |
| 2025 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Aparco Lara, J. 2025. Submesoscale vertical heat flux in the mixed layer. Thesis Doctor in Science. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 79 pp. | |
| OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04) | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Oceanografía Física |
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| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_ Jonathan Aparco Lara_2025.pdf | Descripción completa de la tesis | 22.37 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |