Spectral analysis of the AVHRR sea surface temperature variability off the west coast of Vancouver Island

Abstract

From 16 AVHRR infrared satellite images of the west coast of Vancouver Island, British Columbia, collected during the five summers of 1984–1988, 4 alongshore temperature transects were sampled. Upon Fourier transforming the transect data, we found that the energy spectra of the temperature variance in alongshore wavenumber space in general followed a –2.1 power law, which agreed with previous observations from other parts of the world.

Summer images may be divided into 2 types: upwelling dominated and non‐upwelling dominated. When a strong upwelling‐induced alongshore cold front was observed, the regimes shoreward and seaward of the front had distinctly different spectra. Cross‐spectral analysis of transect data between images taken a day apart in the presence of strong upwelling events revealed significant coherence at the low wavenumber regime (wavelength 300 km and above, corresponding to the large eddies) and often at the high wavenumber regime (wavelength 30 km or below, corresponding to the fine structures of the eddies). The coherence dropped for images taken 2 or more days apart, suggesting a decorrelation time‐scale of about 2 days. In the absence of strong upwelling and associated eddies, summer transect temperature data from different years often showed a similar alongshore linear trend in addition to possible large differences in the mean temperature.

Résumé

On a échantilloné quatre profils de la température le long de la côte à l'aide de 16 images satellitaires AVHRR infrarouges de la région ouest de l'île de Vancouver, obtenues au cours de cinq étés, de 1984 à 1988. On a trouvé par transformation Fourier des données que le spectre d'énergie de la variance de température dans l'espace des ondes le long de la côte était équivalent à une loi de puissance de –2,1, ce qui concorde avec les observations précédentes faites ailleurs dans le monde.

On peut diviser les images en deux types: dominées par la remontée des eaux profondes, et non dominées par la remontée. Losqu'un front froid côtier entraîné par une forte remontée était observé, les régimes vers la côte et vers le large du front avaient des spectres bien différents. Des analyses spectrales croisées des profils provenant d'images prises à tous les jours lors de l'occurence de fortes remontées montrent une cohérence importante aux bas nombres d'ondes (longueur d'onde de 300 km et plus, ce qui correspond aux grands tourbillons) et souvent aux hauts nombres d'ondes (longueur d'onde de 30 km ou moins, ce qui correspond aux fines structures des tourbillons). La cohérence diminue pour les images prises à tous les deux jours ou plus, suggérant une décorrélation temps‐échelle d'environ deux jours. En l'absence de fortes remontées et des tourbillons associés, les profils de température d'été pour différentes années montrent souvent une tendance linéaire similaire le long de la côte et possiblement de grandes différences de la température moyenne.