Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

131

ALIASING DUE TO SAMPLING OF THE ADRIATIC DENSITY ANOMALY IN SPACE

Zoran Pasaric

(1)

*, Mirko Orlic

(1)

, Craig M. Lee

(2)

1

Andrija Mohorovicic Geophysical Institute, Faculty of Science, University of Zagreb, Horvatovac bb, 10000 Zagreb, 

Croatia - *pasaric@rudjer.irb.hr, orlic@rudjer.irb.hr

2

Applied Physics Laboratory, University of Washington, 1013 NE 40th St. Seattle, 

WA 98105-6698, USA - craig@apl.washington.edu

Abstract

Errors associated with coarse sampling of the sub-surface density anomaly over the middle and north Adriatic are analyzed, using

underway data collected within the DOLCEVITA project. The errors are seasonally and spatially dependent. They are larger in spring then

in winter and also over the shallow Italian part as compared to the deeper Croatian part of the basin. The results should be relevant for the

planning of future CTD measurements in the region. 

Keywords: spatial aliasing, density anomaly, Adriatic Sea

Introduction 

The present work is based on the sub-surface temperature and

conductivity data measured with high spatial resolution during two

cruises (31 Jan – 24 Feb and 26 May – 15 Jun 2003) conducted by the

R/V Knorrover the middle and north Adriatic within the

DOLCEVITA project. High spatial resolution enabled a posteriori

analysis of sampling errors that would occur if the same

measurements were performed with coarser spatial sampling.

Data and Analysis Procedure

Underway sea surface temperature and conductivity were measured

using a Falmouth Scientific thermosalinograph (OCM-TH-212)

which is part of the R/V Knorrmeteorological (IMET) sensor system.

The sensors were mounted on the bow at 5 m depth. Readings were

averaged and recorded at one-minute time intervals along the whole

ship path (7000 km for the winter and 6700 km for the spring cruise)

together with time and location. The typical cruising speed of 8 knots

gives the distance between data samples of ca. 250 m.

After basic quality check, the density anomaly was calculated and

subsequently analysed. First, the data measured while sailing speed

was below 4 knots were discarded and linear interpolation was

performed every 100 m along the ship track. Next, sub-sampling was

performed with various spatial steps (

?

x= 1, 2, 5, 10 km), the sub-

sampled series were linearly interpolated back to 100 m intervals, and

the squared differences were calculated between this and the original

series. The starting point for sub-sampling was systematically varied

within the first 

?

xkilometers of the sequence (with step of 100 m),

and squared differences obtained were averaged. Finally, we covered

Adriatic with rectangles (bins) of 2 by 2 km, averaged all the

differences that fall within particular rectangle, and took square root.

The root mean square (RMS) sub-sampling density anomaly error

thus obtained was plotted as a 3D bar graph.

Discussion and conclusions

We discuss brie?y results for 5 km sampling interval. Large sub-

sampling errors are associated with the presence of small scale

features in the density field. For winter situation (Fig. 1) the error is

generally small. The ‘island’of large errors in the middle part of

northern Adriatic is associated with the light, Po River water that has

been advected by bora (see e.g. [3]) which blew during the greater part

of the February cruise. Other occurrences of large errors are also

associated with the Po River out?ow, aligned with the Italian coast. In

spring (Fig. 2) large errors cover the wide area along the Italian coast,

whereas maximum is reached in the front of the Po River mouth. In

the middle part of the basin, as well as close to the Croatian coast,

errors are generally small, except close to the cap of Istria peninsula

(probably in?uence of bora) and at the very south-east corner

(probably in?uence of Dalmatian rivers). For 1 km sampling interval

the error is typically below 0.01 kg/m

3

in winter and 0.04 kg/m

3

in

spring. However, it may still be very large over some small regions

(not shown).

Fig. 2. Sub-sampling RMS error of density anomaly along the ship path

for the winter for the spring cruise. The error is proportional to the height

of each bar and is also indicated by the gray level. Black bar implies

error that is larger than 0.2 kg/m

3

.

It may be concluded that spatial variability of sub-surface density

field over the middle and north Adriatic is much greater in spring (i.e.

warm part of the year) than in winter (cold part of the year). Also it is

bigger over the shallow, Italian part (in?uenced by the Po River) than

over the deeper, Croatian part of the basin. The spatial aliasing error

associated with this variability is quantified which, we feel, may be

helpful for planning the future CTD measurements in the region.

References 

1- Orlic M., Kuzmic M., Pasaric Z., 1994. Response of the Adriatic Sea

to the bora and sirocco forcing. Continental Shelf Research, Vol. 14, No 1:

91-116.

Fig. 1. Sub-sampling RMS error of density anomaly along the ship path

for the winter. The error is proportional to the height of each bar and is

also indicated by the gray level. Black bar implies error that is larger

than 0.2 kg/m

3

.