Impacts of Climate Change in the Gulf of St. Lawrence

ABSTRACT

To explore modifications in water temperature and salinity under warmer climate change conditions, we performed simulations from 1970 to 2069 with the CANadian Océan PArallélisé (CANOPA) model for the Gulf of St. Lawrence and the Scotian Shelf. The surface fields to drive CANOPA were provided by the Canadian Regional Climate Model (CRCM), driven by the outputs from the third-generation Canadian Global Climate Model (CGCM3) following the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report on Emissions Scenarios (SRES) A1B climate change scenario. The sea-ice concentration and volume simulated by CANOPA are shown to have patterns consistent with those seen in observations; CANOPA is also shown to simulate sea surface temperature (SST) well. Although CANOPA can simulate the observed vertical structure of water temperature and salinity, it tends to underestimate the cold intermediate layer and overestimate water salinity in the central Gulf of St. Lawrence (GSL). In terms of the possible future climate, CANOPA simulations suggest that the GSL will be largely ice free in January, with ice volume in March steadily decreasing from about 80 km³ in the 1980s to near zero by the late 2060s. On average, the GSL water will become warmer and fresher over this time period. In January, maximum SST increases occur near eastern Cabot Strait, with amplitudes of about 1.5°–2.5°C, corresponding to reduced sea ice in that area, and there is no notable change along the western and northern coasts of the GSL. In July, maximum SST increases occur over the western GSL corresponding to the largest increases in surface air temperature in the region. The maximum decreases in surface salinity also occur near western coastal areas and the Scotian Shelf, whereas reductions in the eastern GSL are relatively weak. Finally, compared with the present climate, the cold intermediate layer is significantly weaker in 2040–2069 than in 1980–2009.

RÉSUMÉ

[Traduit par la rédaction] Afin d'explorer les modifications dans la température et la salinité de l'eau sous l'effet d'un réchauffement climatique, nous avons effectué des simulations pour la période allant de 1970 à 2069 avec le modèle CANadian Océan PArallélisé (CANOPA) pour le golfe du Saint-Laurent et la plate-forme Néo-Écossaise. Les champs de surface utilisés pour piloter le CANOPA provenaient du Modèle régional canadien du climat (MRCC), lui-même piloté par les sorties du modèle canadien du climat mondial de troisième génération (CGCM3) selon le scénario de changement climatique A1B du Rapport spécial sur les scénarios d’émissions (SRES) du Groupe d'experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Il apparaît que la concentration et de volume de glaces de mer simulés par le CANOPA ont des configurations qui s'accordent avec celles que l'on trouve dans les observations; le CANOPA simule bien, également, la température de surface de la mer (TSM). Bien que le CANOPA puisse simuler la structure verticale observée de la température et de la salinité de l'eau, il a tendance à sous-estimer la couche intermédiaire froide et à surestimer la salinité de l'eau dans le golfe du Saint-Laurent. En ce qui a trait au climat futur possible, les simulations du CANOPA suggèrent que le golfe sera principalement libre de glace en janvier, avec un volume de glace en mars diminuant régulièrement d'environ 80 km³ dans les années 1980 jusqu’à près de zéro vers la fin des années 2060. En moyenne, l'eau du golfe deviendra plus chaude et plus douce au cours de cette période. En janvier, les accroissements maximums de la TSM se produisent près du côté est du détroit de Cabot, avec des amplitudes d'environ 1,5 à 2,5 °C, ce qui concorde avec la réduction de la glace de mer dans cette région, et il n'y a pas de changement notable le long des côtes ouest et nord du golfe. En juillet, les accroissements maximums de la TSM se produisent dans l'ouest du golfe, ce qui concorde avec les plus fortes augmentations de la température de l'air en surface dans la région. Les réductions maximales de la salinité en surface se produisent aussi près des régions côtières ouest et de la plate-forme Néo-Écossaise, alors que les réductions dans l'est du golfe sont relativement faibles. Finalement, comparativement au climat actuel, la couche intermédiaire froide est nettement plus faible durant la période 2040–2069 que durant la période 1980–2009.

KEYWORDS:

• climate change
• Gulf of St. Lawrence
• 2040–2069
• decreased sea ice
• warming temperatures
• cold intermediate layer
• decreased surface salinity

Acknowledgements

We thank DFO's Climate Change Science Initiative and the Aquatic Climate Change Adaptation Services Program (ACCASP) for supporting this work. The authors also thank Michel Giguere in Ouranos for his support in setting up CRCM3.7 on the Bedford Institute of Oceanography's Linux cluster and two anonymous reviewers for comments that improved the manuscript.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.