Interannual Variability of the Circulation over the Eastern Canadian Shelf

Abstract

This study examines the main physical processes affecting the interannual variability of circulation over the eastern Canadian continental shelf (ECS) based on numerical circulation results for the period 1988–2004 produced by a regional ocean–ice model. The regional circulation model is applied to the northwest Atlantic and uses a horizontal curvilinear grid with a horizontal resolution of approximately 1/4°. The model is forced by atmospheric reanalysis fields produced by Large and Yeager (2004) and boundary forcing based on the ocean reanalysis data produced by Smith et al. (2010). In comparison with previous observational and numerical results in the literature, the regional circulation model has reasonable skill in simulating the large-scale circulation and associated seasonal and interannual variability over the ECS. Complex Empirical Orthogonal Function (CEOF) analysis is used to examine the interannual variability in the monthly mean temperature and salinity anomalies in the model. The CEOF analysis of model results demonstrates that the interannual variability over the Labrador and northern Newfoundland shelves is significantly affected by the variability at high latitudes which propagates onto these shelves through the northern open boundary. Over the eastern Newfoundland Shelf, the interannual variability is significantly affected by the non-linear interaction of the Labrador Current with the North Atlantic Current and by the variability propagating from the southern Labrador Shelf. The interannual variability of circulation and hydrography over the Slope Water region off the Scotian Shelf is significantly affected by anomalies advected by the Gulf Stream and by the non-linear dynamics taking place in the deep waters to the south of the Tail of the Grand Banks.

RÉSUMÉ [Traduit par la rédaction] La présente étude examine les principaux processus physiques ayant une influence sur la variabilité interannuelle de la circulation dans l'est du plateau continental canadien (ECS) d'après les résultats numériques de circulation pour la période 1988–2004 obtenus d'un modèle régional océan–glace. Le modèle de circulation régional est appliqué au nord-ouest de l'Atlantique et utilise une grille curvilinéaire horizontale ayant une résolution horizontale d'approximativement 1/4°. Le modèle est forcé par des champs de réanalyse atmosphériques produits par Large et Yeager (2004) et subit un forçage aux limites basé sur des données de réanalyse océaniques produites par Smith et coll. (2010). Comparativement aux résultats observationnels et numériques précédents que l'on trouve dans la littérature, le modèle de circulation régional possède une habileté raisonnable pour la simulation de la circulation à grande échelle et de la variabilité saisonnière et interannuelle associée sur l'ECS. Nous utilisons l'analyse par fonctions orthogonales empiriques complexes (CEOF) pour examiner la variabilité interannuelle des anomalies mensuelles moyennes de température et de salinité dans le modèle. L'analyse par CEOF des résultats du modèle montre que la variabilité interannuelle sur les plateaux du Labrador et du nord de Terre–Neuve est significativement influencée par la variabilité aux hautes latitudes qui se propage sur ces plateaux à travers la limite nord ouverte. Sur le plateau de l'est de Terre–Neuve, la variabilité interannuelle est significativement influencée par l'interaction non linéaire du courant du Labrador avec le courant de l'Atlantique Nord et par la variabilité se propageant depuis le plateau du sud du Labrador. La variabilité interannuelle de la circulation et de l'hydrographie dans la région du talus continental au large du plateau néo-écossais est significativement influencée par les anomalies advectées par le Gulf Stream et par la dynamique non linéaire se produisant dans les eaux profondes au sud de la queue des Grands Bancs.

Keywords:

• interannual variability
• eastern Canadian shelf
• Labrador Current
• Gulf Stream
• ocean circulation
• monthly mean anomaly

Acknowledgements

We wish to thank Keith Thompson, Helmuth Thomas, Frédéric Dupont, Brian Petrie, Youyu Lu, Yuehua Lin, Shiliang Shan, Paul Mattern and two anonymous reviewers for their useful suggestions and comments. We thank Greg Smith for providing the global ocean reanalysis data. We also want to thank Simon Higginson for providing MSST for the model validation and Igor Yashayaev for providing a schematic of the surface circulation in the north Atlantic. This study was funded by the Global Ocean-Atmosphere Prediction and Predictability project (GOAPP) and the Platform for Ocean Knowledge Management (POKM) project. The work was also supported by The Lloyd's Register Educational Trust (The LRET), which is an independent charity working to achieve advances in transportation, science, engineering and technology education, training and research worldwide for the benefit of all.