Simulated fluctuations in annual labrador sea‐ice cover

Abstract

Hibler's model, driven by observed weather data, is used to simulate the sea‐ice distribution on the Labrador Shelf for eleven ice seasons. Each simulation runs for 180 days beginning on December 1. Heat supplied to the surface mixed layer by convection into the lower layers has been parametrized as an additional heat flux of 35 W m⁻² given to the surface mixed layer until the end of February, and then it is set to zero in March‐May. This step‐function heat flux is determined by matching the ice‐covered area in the model with the observed ice‐covered area in a particular season. Interannual variabilities in the ice‐covered area south of 55°N are well duplicated in the model and, because all oceanic parameters are common in each season, are accounted for by variabilities in the atmospheric conditions. More ice appears in the years when larger amounts of heat were taken by the atmosphere because of lower air temperatures and stronger winds. A secondary contributor to heavier ice years is the larger alongshore wind stress associated with a stronger northwesterly wind. In the ice‐formation period (approximately the first 90 days), the ice volume south of 55°N is nearly equal to the ice transport through 55°N due to a prevailing northwesterly wind and a southeastward ocean current, suggesting that ice forms north of 55°N and is advected to the south, while cold air is also responsible for the appearance of ice by dropping the water temperature which reduces the melting of ice south of 55°N. A difference between the additional heat flux (35 W m⁻²) and the observed heat loss (about 100 W m⁻²) in the water column below the 30‐m surface layer may be attributed to the southward advection of cold water.

Résumé

On fait usage du modèle d'Hibler, qui utilise les données météorologiques observées, pour simuler la distribution de la glace de mer sur le plateau continental du Labrador au cours de onze saisons de glace. Chaque simulation dure 180 jours et débute le l^er décembre. La chaleur apportée par convection à la couche mélangée de la surface et transmise vers les couches plus basses est paramétrisée par l'intermédiaire d'un flux de chaleur supplémentaire de 35 W m⁻² apporté à la couche mélangée de la surface jusqu’ à la fin de février. Ce flux est remis à zéro au cours de mars‐mai. Cette fonction en échelons, du flux de la chaleur, est évaluée en faisant concorder la région recouverte de glace du modèle avec celle observée en une saison donnée. Le modèle reproduit bien les variations interannuelles des régions couvertes de glace au sud de 55°N, et étant donné que les paramètres océaniques sont tenus les mêmes à chaque saison, ces variations sont donc expliquées par les conditions atmosphériques. Une glace plus abondante se forme au cours des années où de grandes quantités de chaleur ont été absorbées par l'atmosphère dû aux températures plus froides et aux vents plus forts. Un autre facteur qui favorise la formation de fortes glaces est une forte tension du vent le long de la côte associée à un vent fort du nord‐ouest. Au cours de la période deformation de glace (les 90 premiers jours environ), le volume de la glace au sud de 55°N est presque égal à celui transporté au sud de cette latitude à l'aide d'un vent prédominant du nord‐ouest et un courant marin dirigé vers le sud‐est, ce qui suggère que la glace se forme au nord de la latitude 55°N et est transportée vers le sud, et que l'air froid est aussi responsable à la formation de la glace en baissant la température de l'eau pour réduire la fusion de la glace au sud de 55°N. La différence entre le flux de chaleur supplémentaire (35 W m⁻²) et celui s'échappant observé (100 W m⁻² environ) vers la colonne d'eau sous‐jacente la couche de surface de 30 m, pourrait être attribué à l'advection vers le sud des eaux froides.

Notes

Present affiliation: Department of Geography and Oceanography, University College, Australian Defense Force Academy, Campbell, Australia.