FUTURE CLIMATE EVOLUTION IN THE CANARY CURRENT UPWELLING SYSTEM FROM A REGIONAL COUPLED MODEL

Il sistema di upwelling associato nelle isole Canarie è uno dei principali sistemi di risalita costiera di acque profonde del confine orientale nel mondo, con un ecosistema altamente produttivo che genera zone importanti dal punto di vista commerciale per il settore peschiero. Il Sistema di Upwelling associato alla Corrente delle Canarie (CCUS) ha una grande estensione latitudinale, normalmente suddivisa in zone di risalita con caratteristiche differenti. Vortici, filamenti, e altri processi di mesoscala hanno un grande impatto sulla produttività nei processi di upwelling, risulta quindi necessaria una elevata risoluzione orizzontale per avere una corretta rappresentazione della CCUS. In questo lavoro si valuta il clima attuale della CCUS mediante un modello regionale accoppiato atmosfera-oceano. Il modello accoppiato regionale presenta una componente oceanica globale con una maggiore risoluzione orizzontale lungo la costa nord-occidentale dell'Africa accoppiato a un modello atmosferico ad alta risoluzione, che estende il suo dominio al Nord Atlantico, includendo l'intero CCUS. Sue prestazioni rispetto alla CCUS vengono valutate mediante un set di dati di rianalisi pertinenti e confrontate con un ensemble di modelli climatici globali (GCMs) e un ensemble di modelli climatici regionali (RCMs) con l’obiettivo di valutare il ruolo della risoluzione orizzontale. Il modello riproduce lo schema, a scala maggiore, della CCUS e la sua variabilità latitudinale e stagionale sulla fascia costiera, migliorando gli output dei GCMs. Il modello è capace di riprodurre correttamente le strutture di mesoscala, essendo capace di simulare gli eventi dei filamenti su Capo Ghir, non ben rappresentati nella maggior parte dei GCMs. Il nostro risultato dimostra l’abilità del sistema accoppiato di modello regionale nel riprodurre processi di larga scala così come processi di mesoscala sulla CCUS. Nello scenario RCP8.5 in estate (invierno), i venti favorevoli all’upwelling aumentano (diminuiscono) nel sistema di risalita Iberico e diminuiscono (aumentano) per le regioni dell'Africa. Le simulazioni del modello mostrano che l'alta delle Azzorre è la principale responsabile di tali variazioni in inverno, mentre in estate i cambiamenti sono dovuti all'intensificazione della bassa termica iberica insieme accanto ad un aumento della pressione atmosferica media a livello del mare sulle isole britanniche, che potrebbe essere associato ad un indebolimento del capovolgimento meridionale della circolazione atlantica (AMOC). La regione più meridionale del CCUS, regione di upwelling Mauritana-Senegalese (MSUR), regali cambiamenti stagionali in futuro principalmente definito da Capo Verde (15ºN), dove i venti favorevoli di risalita nella subregione settentrionale saranno intensificati per tutto l'anno in futuro. Nella subregione meridionale i venti favorevoli di risalita sono attenuati in aprile-maggio e rafforzati nei mesi invernali. Questo schema è stato associato all'intensificazione delle Azzorre in inverno e in primavera. Inoltre, abbiamo identificato l'importanza dell'alta risoluzione per riprodurre upwellings costieri, poiché sono stati rilevati cambiamenti di risalita associati agli aumenti locali della temperatura dell'aria sopra il Sahel. In estate, un drastico aumento della temperatura nel continente africano intensificherà la bassa termica sahariana, rafforzando così i venti di risalita favorevoli nella regione settentrionale del MSUR.

The Canary current upwelling system (CCUS) is one of the major eastern boundary coastal upwelling systems in the world, bearing a high productive ecosystem and commercially important fisheries. The CCUS has a large latitudinal extension, and it is divided into upwelling zones with different characteristics. Eddies, filaments and other mesoscale processes characterize upwelling dynamics and are known to have an impact in the upwelling productivity. Thus, for a proper representation of the CCUS, a high horizontal resolution is required. In this study we assess present and future climate of the CCUS using an atmosphere–ocean regionally coupled model. The regional coupled model consists of a global oceanic component with increased horizontal resolution along the northwestern African coast (reaching the 5 km in Cape Ghir) coupled to a high-resolution regional atmosphere (25 km), which extends its domain to the North Atlantic, including the whole CCUS region. We assess the model’s present-time performance over the CCUS against relevant reanalysis data sets and compared with an ensemble of global climate models (GCMs) and an ensemble of atmosphere-only regional climate models (RCMs) to evaluate the role of the horizontal resolution. The coupled system reproduces the larger scale pattern of the CCUS and its latitudinal and seasonal variability over the coastal band, improving the GCMs outputs. The model properly reproduces mesoscale structures and is able to simulate the upwelling filaments events off Cape Ghir, which are not well represented in most of GCMs. Our results demonstrate the ability of the regionally coupled model to reproduce both the larger scale and mesoscale processes over the CCUS. Under RCP8.5 scenario in summer (winter), the upwelling favourable winds increase (decrease) along the Iberian coast and decrease (increase) for the African region. The model simulations suggest that the Azores high is the main driver of these variations in winter, while in summer, the changes are attributed to the intensification of the Iberian thermal low along with an increase in mean sea level pressure over the British islands. This increase may be associated with a weakening of the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC). The southernmost region in CCUS, the Mauritania-Senegal upwelling region (MSUR), is expected to experience seasonal changes mainly defined by Cap-Vert (15ºN), where the upwelling favourable winds in the northern subregion will be intensified throughout the year in the future. In the southern MSUR, the upwelling favourable winds are expected to weaken in April-May and strengthen during the winter months. This pattern has been associated with an intensification of the Azores high in winter and spring. Moreover, our study highlights the importance of the high resolution in reproducing coastal upwelling, as we detected changes in upwelling associated with local increases in air temperature over Sahel. During summer, a drastic thermal rise in the African continent will intensify the Saharan thermal low, increasing the upwelling favourable winds in the northern region of MSUR.