Simulation of Circulation and Ice over the Newfoundland and Labrador Shelves: The Mean and Seasonal Cycle

Abstract

A three dimensional ice–ocean coupled model with a 7 km horizontal resolution has been developed to examine spatial and seasonal variability of hydrography and circulation over the Newfoundland and Labrador Shelves. Daily atmospheric forcing is applied and monthly open boundary forcing is prescribed based on a global ocean assimilation model. Monthly mean results averaged over a simulation period from 1979 to 2010 are evaluated using a variety of temperature, salinity, current, and ice observations. In comparison with observations and previous model results, the present model shows good skill in simulating the inshore and shelf-edge Labrador Current. The model temperature and salinity agree well with observations. Model sea-ice extent compares well with observations. The model mean transport is approximately 7.5 and 0.7 Sv (Sv = 10⁶m³s⁻¹) for the shelf-edge and inshore branches of the Labrador Current, respectively, consistent with observational estimates. The modelled total transport from the coast to the central Labrador Sea is 27.5 Sv from June to September, in good agreement with the observational estimate. The seasonal range for the shelf-edge and inshore branches is 2.0 and 0.6 Sv, respectively, strong in winter and fall and weak in spring and summer. The model mean freshwater transport at the Seal Island and Flemish Cap transects is 0.12 and 0.14 Sv, respectively, consistent with observational estimates, and the range of the seasonal freshwater transport is 0.09 Sv and 0.04 Sv for each transect, respectively, which is approximately in phase with the volume transport.

Résumé

[Traduit par la redaction] Un modèle couplé glace-océan tridimensionnel, d'une résolution horizontale de 7 km, a été développé pour examiner les variabilités spatiale et saisonnière de la circulation et des paramètres hydrographiques au-dessus des plateaux de Terre-Neuve et du Labrador. Nous avons appliqué un forçage atmosphérique quotidien ainsi qu'un forçage mensuel, aux limites du domaine ouvert, selon un modèle global d'assimilation océanique. Nous avons calculé la moyenne des résultats mensuels moyens sur une période de simulation allant de 1979 à 2010, et l'avons évaluée par rapport à diverses observations de température, de salinité, de courant et de glace. En comparaison avec des observations et des valeurs simulées existantes, le modèle présent montre de bons résultats quant à la simulation du courant du Labrador dans la zone côtière et en bordure du plateau. La température et la salinité issues du modèle correspondent bien aux observations. L’étendue de glace marine modélisée est aussi comparable aux observations. Le transport moyen modélisé est d'environ 7,5 et 0,7 Sv (Sv = 10⁶m³s⁻¹) pour les bras du courant du Labrador situés à la limite du plateau et dans la zone côtière, respectivement. Le transport total modélisé allant de la côte au centre de la mer du Labrador s’élève à 27,5 Sv, de juin à septembre. Ces valeurs correspondent bien aux estimations provenant d'observations. Les valeurs saisonnières pour les bras situés dans la zone côtière et en bordure du plateau vont de 2,0 à 0,6 Sv. Elles sont fortes en hiver et à l'automne, et faibles au printemps et en été. Le transport moyen d'eau douce modélisé pour les transects de l’île Seal et du bonnet Flamand s’élève à 0,12 Sv et à 0,14 Sv, respectivement. Il correspond donc aux estimations fondées sur les observations. L’étendue des valeurs de transport saisonnier de l'eau douce est respectivement de 0,09 Sv et de 0,04 Sv, pour chaque transect, ce qui concorde approximativement avec le transport du volume.

KEYWORDS:

• ice–ocean modelling
• Labrador Current
• freshwater transport
• mean and seasonal cycle
• Newfoundland and Labrador Shelves
• NEMO

Acknowledgements

We thank Paul Myers for providing sea-ice conditions on the northern boundary of our model and Ingrid Peterson for providing the sea-ice extent data. The NARR reanalysis data are provided by the NOAA/OAR/ESRL PSD, Boulder, Colorado, USA, from their website at http://www.esrl.noaa.gov/psd/. We thank the two anonymous reviewers for their constructive and thorough reviews.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This work was funded by the Aquatic Climate Change Adaptation Services Program (ACCASP), Fisheries and Oceans Canada.