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Modelling of the anthropogenic tritium transient and its decay product helium-3 in the Mediterranean Sea using a high-resolution regional model

Authors :
Mohamed Ayache
Briac Le-Vu
Julien Palmieri
Thomas Arsouze
Philippe Jean-Baptiste
Jean-Claude Dutay
Karine Béranger
Jonathan Beuvier
Wolfgang Roether
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE)
Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Unité de Mécanique (UME)
École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)
Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (CNRM-GAME)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institute of Environmental Physics [Bremen] (IUP)
University of Bremen
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modélisation du climat (CLIM)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Glaces et Continents, Climats et Isotopes Stables (GLACCIOS)
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Centre national de recherches météorologiques (CNRM)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département des Géosciences - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-École polytechnique (X)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Source :
Ocean Science, Vol 11, Iss 3, Pp 323-342 (2015), Ocean Science, Ocean Science, European Geosciences Union, 2015, 11, pp.323-342. ⟨10.5194/os-11-323-2015⟩, Ocean Science, 2015, 11, pp.323-342. ⟨10.5194/os-11-323-2015⟩, Ocean Science, 11 (3). pp. 323-342.
Publication Year :
2015
Publisher :
Copernicus Publications, 2015.

Abstract

This numerical study provides the first simulation of the anthropogenic tritium invasion and its decay product helium-3 (3He) in the Mediterranean Sea. The simulation covers the entire tritium (3H) transient generated by the atmospheric nuclear-weapon tests performed in the 1950s and early 1960s and run till 2011. Tritium, helium-3 and their derived age estimates are particularly suitable for studying intermediate and deep-water ventilation and spreading of water masses at intermediate/deep levels. The simulation is made using a high resolution regional model NEMO-MED12 forced at the surface with prescribed tritium evolution derived from observations. The simulation is compared to measurements of tritium and helium-3 performed along large-scale transects in the Mediterranean Sea during the last few decades on cruises of Meteor M5/6, M31/1, M44/4, M51/2, M84/3, and Poseidon 234. The results show that the input function used for the tritium, generates a realistic distribution of the main hydrographic features of the Mediterranean Sea circulation. In the eastern basin, the results highlight the weak formation of Adriatic Deep Water in the model, which explains its weak contribution to the Eastern Mediterranean Deep Water in the Ionian sub-basin. It produces a realistic representation of the Eastern Mediterranean Transient signal, simulating a deep-water formation in the Aegean sub-basin at the beginning of the 1993, with a realistic timing of deep-water renewal in the eastern basin. In the western basin, the unusual intense deep convection event of winter 2005 in the Gulf of Lions during the Western Mediterranean Transition is simulated. However the spreading of the recently ventilated deep water toward the South is too weak. The ventilation and spreading of the Levantine Intermediate Water from the eastern basin toward the western basin is simulated with realistic tracer-age distribution compared to observation-based estimates.

Details

Language :
English
ISSN :
18120792 and 18120784
Volume :
11
Issue :
3
Database :
OpenAIRE
Journal :
Ocean Science
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f8722ecf3cd124875cc7b4f4a917c3b5