Estudo da performance das sondas tipo XBT no Oceano Austral

Abstract

Vários estudos têm observado um aquecimento mais proeminente do oceano Austral quando comparado a outras regiões oceânicas do planeta em resposta às mudanças climáticas globais. No entanto, a grande maioria dos dados de temperatura disponíveis para essa região é formada por perfis de sondas tipo XBT (eXpendable BathyTermographers). Estas sondas não estão equipadas com um sensor de pressão e, portanto, não podem medir a profundidade de forma direta. A profundidade é calculada por uma equação de taxa de queda (FRE) oferecida pelo fabricante, que não parece representar adequadamente as condições extremamente frias e de alta viscosidade da região. O XBT cai mais lentamente do que o estimado pela FRE e, assim, leva a uma superestimação no conteúdo de calor (OHC). Neste estudo, um conjunto de 147 pares colocados de XBT (tipo DB / T7) e CTD, obtidos a partir do World Ocean Database (2013) e separados por uma distância máxima de 12,5 mn e intervalo inferior a 10 horas são considerados. Os métodos de correção de Hanawa et al. [1995] e Cheng et al. [2014] foram aplicados aos pares, com o último produzindo melhores resultados. A FRE da Sippican demonstrou ter um melhor desempenho em latitudes altas do que no resto do oceano, superestimando a profundidade em apenas 2%. Para os pares da Passagem Drake (43), do Sul da África (39) e do Sul da Tasmânia (65), encontramos que os coeficientes ideais mudam -0,88%, -1,4% e -2,2% em relação aos valores originais, respectivamente. A FRE ideal para o oceano Austral foi determinada utilizando todos os pares, sendo definida como . No que diz respeito às diferenças no OHC, apesar de todas as correções, os resultados mostram uma superestimação de calor para a camada superior do oceano, em uma média de aproximadamente 2,9617 xJ ˚C (ou 10%). No geral, os resultados apoiam ainda mais a hipótese de uma dependência regional da FRE da temperatura da água, e sugerem a necessidade de desenvolver um sistema de correção da profundidade específico para as regiões polares.

Several studies have observed a more prominent warming of the Southern Ocean when compared to other ocean regions of the world, fact that is related to global climate change. However, the vast majority of available temperature data for that region is composed by eXpendable BathyTermographers profiles (XBTs). These probes are not equipped with a pressure sensor and thus do not measure depth directly. Depth is inferred by a fall-rate equation (FRE) offered by the manufacturer that does not seem to adequately represent the extremely cold and high viscosity conditions of the region. Probes fall slower than expected and thus lead to an overestimation in heat content (OHC) for those areas. In this study, a set of 147 collocated XBT (DB/T7 type) and CTD stations obtained from World Ocean Database (2013) and separated by a maximum distance of 12.5 nm and less than 10 hours is used. Hanawa et al. [1995]and Cheng et al. [2014] correction methods were applied to the dataset, with the latter producing better results. Sippican’s Inc. FRE, however, has been shown to perform better in high latitudes than in the rest of the ocean, overestimating depth by 2%. For the pairs in Drake Passage (43), South of Africa (39) and South of Tasmania (65), we found the ideal coefficients to change by -0.88%, -1.4% and -2.2% from the original values, respectively. The ideal fall-rate equation for the Southern Ocean was determined using all pairs, being defined as . Regarding to OHC differences, our results show, despite all corrections, an overestimation of heat for the

ocean’s upper layer in an average of approximately 2.9617 xJ ˚C (or 10%).

Overall, the results further support the hypothesis of a regional dependence of the XBT fall-rate on water temperature, and suggest the need of developing a bias correction scheme specific for the polar regions.