Estimating Sea-Level Allowances for Atlantic Canada using the Fifth Assessment Report of the IPCC

Abstract

Sea-level allowances at 22 tide-gauge sites along the east coast of Canada are determined based on projections of regional sea-level rise for the Representative Concentration Pathway 8.5 (RCP8.5) from the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC AR5) and on the statistics of historical tides and storm surges (storm tides). The allowances, which may be used for coastal infrastructure planning, increase with time during the twenty-first century through a combination of mean sea-level rise and the increased uncertainty of future projections with time. The allowances show significant spatial variation, mainly a consequence of strong regionally varying relative sea-level change as a result of glacial isostatic adjustment (GIA). A methodology is described for replacement of the GIA component of the AR5 projection with global positioning system (GPS) measurements of vertical crustal motion; this significantly decreases allowances in regions where the uncertainty of the GIA models is large. For RCP8.5 with GPS data incorporated and for the 1995–2100 period, the sea-level allowances range from about 0.5 m along the north shore of the Gulf of St. Lawrence to more than 1 m along the coast of Nova Scotia and southern Newfoundland.

Résumé

[Traduit par la rédaction] Nous déterminons la tolérance à l’élévation du niveau de la mer à 22 stations marégraphiques le long de la côte est du Canada, à l'aide de statistiques de marées et d'ondes de tempête (marées de tempête), ainsi que de projections de hausses régionales du niveau marin, tirées du Cinquième rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) et suivant le profil représentatif d’évolution des concentrations 8.5 (RCP 8.5). Les marges de tolérance, qui peuvent servir à la planification d'infrastructures côtières, augmentent avec le temps au cours du 21e siècle, en raison de la combinaison de l’élévation du niveau moyen de la mer et de l'augmentation, avec le temps, de l'incertitude sur les valeurs projetées. Les marges de tolérance présentent une variation spatiale considérable, principalement due aux fortes variations régionales des changements relatifs des niveaux marins résultant de l'ajustement isostatique glaciaire. Nous décrivons une méthode permettant de remplacer cette composante de la projection, utilisée pour le Cinquième rapport, par des mesures de mouvement terrestre vertical prises par le système de localisation GPS. Cette méthode diminue de façon significative les marges de tolérance dans les régions où l'incertitude sur l'ajustement isostatique glaciaire est importante. Selon le RCP 8.5 incluant les données de GPS, pour la période de 1995 à 2100, la tolérance à l’élévation du niveau marin va d'environ 0,5 m le long de la rive nord du golfe du Saint-Laurent à plus de 1 m le long des côtes de la Nouvelle-Écosse et de la côte sud de Terre-Neuve.

KEYWORDS:

• sea-level rise
• extremes
• storm tides
• allowances
• IPCC
• AR5
• Atlantic Canada
• tide gauges
• vertical land movement
• GPS
• GIA

Acknowledgements

We thank Mark Carson from the Institut für Meereskunde, Universität Hamburg for producing and providing the IPCC's AR5 projections, John Loder, Brian Petrie, Joel Chassé, and Zeliang Wang for their constructive discussions, and Zeliang Wang and Shannon Nudds for internal reviews.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Funding

This work is funded by the DFO Aquatic Climate Change Adaptation Services Program (ACCASP). This is an output of the NRCan Climate Change Geoscience Program. Support from the NRCan Climate Change Impacts and Adaptation Division is gratefully acknowledged by T.S. James. This is Earth Sciences Sector, Natural Resources Canada, contribution number [20140459].