Publicação
Effects and variability of decline in sea ice on marine primary production in the arctic
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais | |
| datacite.subject.sdg | 13:Ação Climática | |
| datacite.subject.sdg | 14:Proteger a Vida Marinha | |
| datacite.subject.sdg | 09:Indústria, Inovação e Infraestruturas | |
| dc.contributor.advisor | Relvas, Paulo | |
| dc.contributor.advisor | Samuelsen, Annette | |
| dc.contributor.author | Walter, Charlotte | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-05T18:30:42Z | |
| dc.date.available | 2026-06-05T18:30:42Z | |
| dc.date.issued | 2025-11-28 | |
| dc.description.abstract | The Arctic environment is rapidly changing and drastic declines in sea ice extent and thickness have been observed over the past decades. The thinning of the ice pack affects its dynamics and makes it more susceptible to form pressure-ridges and leads. Such features appear at a scale of meters to kilometers, and are thus usually not represented in common Earth system models. However, observations show that their presence influences polar phytoplankton communities and productivity, pointing at the importance of representing such sea ice features in biogeochemical ocean modeling. The following study investigates how Arctic primary production and carbon export simulated with the biogeochemical model HYCOM-ECOSMO are affected by different sea ice models. Two simulations are available; one coupled to the classical Los Alamos sea ice model (CICE) that simulates sea ice as a continuum that deforms in a viscous manner. In contrast, the second simulation was run with the next generation sea-ice model (neXtSIM) with a brittle rheology that better represents features such as leads and ridges. Climatologies, daily time series and maps of monthly mean values for relevant parameters were analyzed for three Arctic regions. Differences in sea ice concentration resulting from the different rheologies caused differences in light availability and primary production between simulations in all regions. The different influx volumes of melt water and resulting stratification of the upper ocean affected primary production in two of three regions, and might have caused differences in nutrient availability between simulations. These findings suggest that the choice of sea ice model affects primary production modeling in HYCOM-ECOSMO to a certain extent. The results of this study contribute to the evaluation of whether the better representation of mechanical damage in sea ice models with brittle rheology can improve primary production and carbon export predictions from Arctic Ocean biogeochemical models. | eng |
| dc.description.abstract | O ambiente do Ártico está mudar rapidamente. Reduções drásticas na extensão e espessura do gelo marinho têm sido observadas nas ultimas décadas. A diminuição de espessura da camada de gelo afeta sua dinâmica e torna-a mais suscetível à formação de cristas de pressão e fraturas (leads). Tais estruturas ocorrem em escalas de metros a quilómetros e, portanto, geralmente não são representadas nos modelos convencionais do sistema terrestre. No entanto, observações indicam que sua presença influencia as comunidades de fitoplâncton polar e sua produtividade, evidenciando a importância de representar essas características do gelo marinho na modelação biogeoquímica oceânica. Para prever alterações na produção primaria marinha e na exportação de carbono no Ártico, é essencial utilizar modelos oceânicos regionais acoplados a modelos de gelo marinho que simulem de forma realista as características do gelo e seus impactos sobre o crescimento do fitoplâncton. Contudo, a simulação de estruturas de fraturas pode ser computacionalmente onerosa, especialmente quando é necessário aumentar a resolução do modelo para representar essas estruturas à escala. Surge, então, a questão de saber se a simulação dessas estruturas em modelos de gelo marinho altera significativamente a modelação da produção primária quando acoplada a um modelo biogeoquímico. Para investigar essa questão, o modelo biogeoquímico HYCOM-ECOSMO foi acoplado ao modelo clássico de gelo marinho de Los Alamos (CICE), que simula o gelo como um contınuo que se deforma de maneira viscosa. Para comparação, foi realizada uma segunda simulação com o modelo da próxima geração (neXtSIM), que utiliza uma reologia frágil e representa melhor estruturas como fraturas e cristas de pressão, mesmo sob a mesma resolução. Climatologias, series temporais diárias e mapas de valores médios mensais foram analisados para os seguintes parâmetros-chave: temperatura da superfície do mar, salinidade superficial, valores superficiais de nutrientes (silicato, nitrato e fosfato), profundidade da camada de mistura, valores de produção primaria bruta integrados ate 500 m de profundidade, concentração de gelo marinho e espessura do gelo marinho. A análise regional foi conduzida para o ano de baixo gelo marinho de 2012 e para o ano seguinte, 2013, nas regiões do Atlântico Ártico, Mar de Barents e Mar de Chukchi. O objetivo foi identificar diferenças na produção primária bruta entre as simulações e atribuı-las às diferenças nos parâmetros do gelo marinho, causadas pelas distintas reologias dos modelos de gelo. (...) | por |
| dc.identifier.tid | 204225728 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.1/29098 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Produção primária do Oceano Ártico | |
| dc.subject | Modelagem biogeoquímica | |
| dc.subject | Exportação de carbono | |
| dc.subject | Modelagem do gelo marinho | |
| dc.subject | Reologia do modelo do gelo marinho | |
| dc.title | Effects and variability of decline in sea ice on marine primary production in the arctic | por |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.grantor | Universidade do Algarve. Faculdade de Ciências e Tecnologia | |
| thesis.degree.level | Mestre | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Sistemas Marinhos e Costeiros |