Large-Scale Atmospheric and Oceanic Control on Krill Transport into the St. Lawrence Estuary Evidenced with Three-Dimensional Numerical Modelling

ABSTRACT

A three-dimensional circulation model, coupled to a Lagrangian particle drift model, is used to understand the processes leading to krill transport from the northwest Gulf of St. Lawrence (nwGSL) towards the head of the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE), a well-known site of krill accumulation. An analysis of the circulation at the scale of the Gulf of St. Lawrence (GSL) over five years (2006 to 2010) evidenced four major findings. (i) There are two main seasonal circulation patterns, one in winter–spring and one in summer–fall, driven by local wind forcing and transport at Cabot Strait and at the Strait of Belle Isle. (ii) The freshwater runoff variability does not control the observed inflow events at the mouth of the LSLE. (iii) Extratropical storms passing over the GSL are important for the transport of krill into the LSLE through the generation of inflow events at Pointe-des-Monts. (iv) The contribution of the transport in the surface layer (where krill are found at night) during these inflow events is also important in modulating the variability of the transport of krill into the LSLE. The inflow events, combined with the presence or absence of high krill densities in the nwGSL, partly control the interannual variability of the transport of krill into the LSLE.

RÉSUMÉ

[Traduit par la redaction] Nous utilisons un modèle tridimensionnel de circulation, couplé à un modèle lagrangien de dérive de particules, afin de comprendre les processus menant au transport du krill, du nord-ouest du golfe du Saint-Laurent vers la tête de l'estuaire maritime du Saint-Laurent, un site bien connu d'accumulation de krill. Une analyse de cinq ans (2006 à 2010) de la circulation, menée à l’échelle du golfe du Saint-Laurent, a conduit à quatre découvertes majeures : (i) il existe deux configurations saisonnières principales de circulation, une présente en hiver et au printemps, et une autre en été et en automne, quisont contrôlées par le forçage local du vent, et le transport dans les détroits de Cabot et de Belle Isle; (ii) la variabilité du débit d'eau douce ne régit pas les évènements d'entrée d'eau à l'embouchure de l'estuaire maritime du Saint-Laurent; (iii) les tempêtes extratropicales qui passent au-dessus du golfe du Saint-Laurent s'avèrent importantes pour le transport du krill vers l'estuaire maritime du Saint-Laurent, en raison de la génération d'évènements d'entrée d'eau à Pointe-des-Monts; (iv) la contribution du transport dans la couche de surface (où le krill se trouve la nuit), qui module la variabilité du transport du krill dans l'estuaire maritime du Saint-Laurent durant ces évènements d'entrée d'eau, revêt aussi de l'importance. Les évènements d'entrée d'eau, combinés à la présence ou à l'absence de densités élevées de krill dans le nord-ouest du golf du Saint-Laurent, régissent partiellement la variabilité interannuelle du transport du krill dans l'estuaire maritime du Saint-Laurent.

KEYWORDS:

• marginal seas
• biophysical interactions
• circulation
• seasonal cycle
• modelling
• zooplankton aggregation
• diel vertical migration

Acknowledgements

We are grateful to two anonymous reviewers whose comments greatly improved the manuscript, to Dr. Denis Gilbert for providing his transport estimations at Cabot Strait, to Dr. Pierre Larouche for the satellite sea surface temperature data, and to Amin Mohammadpour for the wind and air temperature data.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This research was funded by Fisheries and Oceans Canada as part of the Ecosystem Research Initiative in the Lower St. Lawrence Estuary.