<p><b>ringler@lanl.gov</b> 2012-08-02 21:15:41 -0600 (Thu, 02 Aug 2012)</p><p>added text related to idealized MPAS-O simulations<br>
</p><hr noshade><pre><font color="gray">Modified: trunk/documents/ocean/current_design_doc/acc_proposal/acc_dynamics.bib
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--- trunk/documents/ocean/current_design_doc/acc_proposal/acc_dynamics.bib        2012-08-02 15:23:58 UTC (rev 2081)
+++ trunk/documents/ocean/current_design_doc/acc_proposal/acc_dynamics.bib        2012-08-03 03:15:41 UTC (rev 2082)
@@ -1,5 +1,22 @@
 
+@article{Ringler:2011hz,
+author = {Ringler, Todd and Gent, Peter},
+title = {{An eddy closure for potential vorticity}},
+journal = {Ocean Modelling},
+year = {2011},
+volume = {39},
+pages = {125--134}
+}
 
+@article{Chen:000,
+author = {Chen, Qingshan and Ringler, Todd and Gent, Peter},
+title = {{An eddy closure for potential vorticity: TAKE TWO}},
+journal = {Ocean Modelling},
+year = {to be submitted},
+volume = {xx},
+pages = {yy}
+}
+
 @ARTICLE{Nikurashin_Vallis11jpo,
    author = {{Nikurashin}, M. and {Vallis}, G.},
     title = &quot;{A Theory of Deep Stratification and Overturning Circulation in the Ocean}&quot;,

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(Binary files differ)

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@@ -26,8 +26,11 @@
 \section{Proposal for ACC dynamics project }
 \today, MPAS-Ocean Development Team and Geoff Vallis
 
-Here we lay out a plan to investigate the behavior of the ACC and MOC using MPAS-Ocean and POP.  The line of investigation is similar to \cite{Henning_Vallis05jpo,Nikurashin_Vallis11jpo,Nikurashin_Vallis12jpo}, which document the response of the MOC to varying wind stress and diapycnal mixing in an idealized rectangular domain with a reentrant channel.  The MOC strength increases with increasing diapycnal mixing, and decreases with increasing wind stress, and a theoretical model is developed to explain these effects.  Similar studies have evaluated transport as a function of wind stress in a reentrant channel \cite{Hallberg_Gnanadesikan01jpo} and in a realistic Southern Hemisphere ocean model \cite{Hallberg_Gnanadesikan06jpo}.  The later uses resolutions of $1^o$, $1/2^o$, $1/4^o$, $1/6^o$ to investiage eddy saturation, and shows that northward Ekman transport is compensated by southward eddy-induced transport at high resolutions.  Wolfe and Cessi have also studied the dynam
 ics of the ACC and MOC using an idealized rectangular domain with a southern reentrant channel \cite{Wolfe_Cessi09jpo,Wolfe_Cessi10jpo,Wolfe_Cessi11jpo}
+Here we lay out a plan to investigate the behavior of the ACC and MOC using MPAS-Ocean and POP.  The line of investigation is similar to \cite{Henning_Vallis05jpo,Nikurashin_Vallis11jpo,Nikurashin_Vallis12jpo}, which document the response of the MOC to varying wind stress and diapycnal mixing in an idealized rectangular domain with a reentrant channel.  The MOC strength increases with increasing diapycnal mixing, and decreases with increasing wind stress, and a theoretical model is developed to explain these effects.  Similar studies have evaluated transport as a function of wind stress in a reentrant channel \cite{Hallberg_Gnanadesikan01jpo} and in a realistic Southern Hemisphere ocean model \cite{Hallberg_Gnanadesikan06jpo}.  The later uses resolutions of $1^o$, $1/2^o$, $1/4^o$, $1/6^o$ to investiage eddy saturation, and shows that northward Ekman transport is compensated by southward eddy-induced transport at high resolutions.  Wolfe and Cessi have also studied the dynam
 ics of the ACC and MOC using an idealized rectangular domain with a southern reentrant channel \cite{Wolfe_Cessi09jpo,Wolfe_Cessi10jpo,Wolfe_Cessi11jpo}.
 
+Since most of the studies relating ACC to MOC have been conducted an idealized configuration, it makes sense to move toward more realistic configurations. At the same time, the research is ongoing with respect to mesoscale eddy parameterizing in idealized ACC configurations \cite{Ringler:2011hz, Chen:000}. Having an idealized ACC/MOC configuration will allow us to test and evaluate how these parameterization operate when confronted with a wide range of grid scales within a single simulation. Furthermore, this idealized ACC/MOC configuration when used with multi-resolution meshes can be used to meet LANL deliverables for the recently funded SciDAC MultiScale project (https://outreach.scidac.gov/multiscale/index.php). So along with the real-world configuration, we will explore idealized ACC/MOC configurations.
+
+
 {\bf Scientific questions:}
 \begin{enumerate}
 \item Document the variation of MOC strength versus wind stress and diapycnal mixing in a global ocean model with realistic topography.
@@ -44,7 +47,7 @@
 \item How well do POP and MPAS-Ocean match in their MOC climatology?
 \end{enumerate}
 
-{\bf Simulation specifications for MPAS-Ocean.}  To minimize number of simulations, required parameters are listed, with optional additional parameters in parentheses.
+{\bf Simulation specifications for Real-World MPAS-Ocean.}  To minimize number of simulations, required parameters are listed, with optional additional parameters in parentheses.
 \begin{enumerate}
 \item Global quasi-uniform resolution: 120km, 30km (60km, 15km)
 \item Global variable resolution, Southern Ocean, transition 30S to 40S, high resolution south of 30S: 30km/120km  (15km/60km)
@@ -63,6 +66,26 @@
 \subitem Jackett \&amp; McDougall EOS
 \end{enumerate}
 
+{\bf Simulation specifications for Idealized MPAS-Ocean.} This configuration will be an annulus connected to a box, where the annulus represents the ACC and the box represents the Atlantic basin. The annulus will have a width of approximately 20 degrees in latitude centered at approximately 50S. The box will span approximately 90 degrees in longitude and will extend to approximately 60N. Note: We can configure this system on a sphere of smaller radius than the Earth. The computational burden goes as $r^2$, so large computational advantages can be found here.
+\begin{enumerate}
+\item Quasi-uniform resolutions of 120km and 30km with 40 levels.
+\item Variable resolution meshes with 30 km in ACC and 120 km elsewhere
+\item Wind stress: Idealized wind stress in ACC multiplied by factors of 0.5 and 2.0.
+\item Vertical tracer diffusion: Background diffusivity multiplied by factors of 0.1 and 10.
+\item GM added when available.
+\item Other model configuration setting: 
+\subitem idealized potential temperature initial condition, constant salinity
+\subitem zstar vertical grid (z-tilde later)
+\subitem split explicit time stepping
+\subitem monthly mean restoring to idealized SST with 45 day time scale
+\subitem 40 vertical levels
+\subitem horizontal mixing: Leith closure for $</font>
<font color="blue">abla^2$
+\subitem horizontal mixing: varying hyper-viscosity that varies as $(dx)^{3.32}$.
+\subitem vertical mixing: Pacanowski and Philander vertical mixing scheme.
+\subitem third order horizontal flux corrected transport on tracers
+\subitem Linear EOS
+\end{enumerate}
+
 {\bf Simulation specifications for POP.}
 \begin{enumerate}
 \item Atlantic grid with reentrant ACC, 0.1 degree resolution

</font>
</pre>