A diagnostic study of the southern hemisphere summer circulation of the CCC general circulation model

Abstract

The medium‐scale wave regime, consisting largely of zonal wavenumbers 5–7, frequently dominates the summer Southern Hemisphere tropospheric circulation. We perform a diagnostic study of this circulation as simulated by the Canadian Climate Centre (CCC) general circulation model (GCM). The analysis of Hövmöller diagrams, space‐time and zonal wavenumber spectra shows that the CCC GCM is able to simulate the observed medium‐scale wave regime.

The zonally averaged meridional eddy heat and momentum transports and the associated baroclinic and barotropic energy conversions are also examined. The distributions of the transports on the vertical plane agree well with the observations. After comparison with the observed December‐January‐February 1979 distributions, some quantitative differences remain: the heat transport is too weak aloft and too large near the surface, whereas the momentum transport tends to be too weak. The baroclinic and barotropic conversions show a maximum in the medium‐scale waves. The time evolution of the Richardson number of the mean flow suggests that the medium‐scale wave is due to a baroclinic instability.

Résumé

Les ondes planétaires d'échelle moyenne, essentiellement les nombres d'onde 5–7, dominent fréquemment la circulation troposphérique estivale dans l'hémisphère Sud. Nous effectuons une étude diagnostique de cette circulation telle que simulée par le modèle de circulation générale (MCG) du Centre climatologique canadien (CCC). L'analyse de diagramme de Hövmöller, de spectres spatio‐temporelles ainsi que de spectres des nombres d'onde zonaux, démontre que le MCG est capable de simuler le mode des ondes d'échelle noyenne tel qu'observé.

Le transport méridional moyen, par bande de latitude, de chaleur et de quantité de mouvement ainsi que les transformations baroclines et barotropes d'énergie associées, sont étudiés dans ce mémoire. La distribution verticale de ces transports correspond bien aux observations. Toutefois, quelques différences quantitatives sont notées lorsque nous comparons nos résultats aux distributions observées durant décembre‐janvier‐février 1979. Le transport de chaleur est trop faible en altitude et trop fort près de la surface, tandis que le transport de quantité de mouvement est trop faible. Les transformations baroclines et barotropes démontrent un maximum dans les ondes d'échelle moyenne. L'évolution dans le temps du nombre de Richardson du flux moyen suggère que les ondes d'échelle moyenne sont dues à des instabilités baroclines.

Notes

Visiting Scientist (1991–92): Laboratoire de météorologie dynamique, École normale supérieure, aris, France.