Storm Surges in the Strait of Georgia Simulated with a Regional Model

Abstract

The Strait of Georgia is a large, semi-enclosed body of water between Vancouver Island and the mainland of British Columbia connected to the Pacific Ocean via Juan de Fuca Strait at the south and Johnstone Strait at the north. During the winter months, coastal communities along the Strait of Georgia are at risk of flooding caused by storm surges, a natural hazard that can occur when a strong storm coincides with high tide. This investigation produces storm surge hindcasts using a three-dimensional numerical ocean model for the Strait of Georgia and the surrounding bodies of water (Juan de Fuca Strait, Puget Sound, and Johnstone Strait) collectively known as the Salish Sea. The numerical model employs the Nucleus for European Modelling of the Ocean architecture in a regional configuration. The model is evaluated through comparisons of tidal elevation harmonics and storm surge with observations. Important forcing factors contributing to storm surges are assessed. It is shown that surges entering the domain from the Pacific Ocean make the most significant contribution to surge amplitude within the Strait of Georgia. Comparisons between simulations and high-resolution and low-resolution atmospheric forcing further emphasize that remote forcing is the dominant factor in surge amplitudes in this region. In addition, local wind patterns caused a slight increase in surge amplitude on the mainland side of the Strait of Georgia compared with Vancouver Island coastal areas during a major wind storm on 15 December 2006. Generally, surge amplitudes are found to be greater within the Strait of Georgia than in Juan de Fuca Strait.

Résumé

[Traduit par la rédaction] Le détroit de Georgia est un vaste plan d'eau semi-fermé situé entre l’île de Vancouver et la Colombie-Britannique continentale. Il est relié à l'océan Pacifique par le détroit Juan de Fuca, au sud, et par le détroit Johnstone, au nord. Durant l'hiver, les communautés côtières habitant le long du détroit de Georgia risquent de subir les inondations qu'engendrent les ondes de tempête, un danger naturel qui se manifeste lorsqu'une forte tempête survient à marée haute. Cette étude porte sur la production de prévisions a posteriori d'ondes de tempête que simule un modèle numérique océanique tridimensionnel pour le détroit de Georgia et les plans d'eau adjacents (le détroit Juan de Fuca, Puget Sound et le détroit de Johnstone), connus collectivement sous le nom de « mer des Salish ». Le modèle numérique utilise l'architecture du Nucleus for European Modelling of the Ocean selon une configuration régionale. Nous validons le modèle en comparant les harmoniques de hauteurs de marée et les ondes de tempête avec les observations. Nous examinons en outre les forçages qui contribuent aux ondes de tempête. Il semble que les ondes de tempête qui entrent dans le domaine à partir de l'océan Pacifique contribuent le plus à l'amplitude des ondes dans le détroit de Georgia. Les comparaisons entre les simulations et des forçages atmosphériques à haute et à basse résolutions démontrent qu'un forçage éloigné domine l'amplitude des ondes dans cette région. De plus, pour la tempête majeure de vent survenue le 15 décembre 2006, la configuration des vents locaux produit une légère augmentation de l'amplitude de l'onde du côté continental du détroit de Georgia comparativement aux régions côtières de l’île de Vancouver. En général, l'amplitude des ondes de tempête reste plus prononcée dans le détroit de Georgia que dans le détroit Juan de Fuca.

KEYWORDS:

• storm surge
• Strait of Georgia
• Salish Sea
• numerical modelling
• spatial variation

Acknowledgements

We would like to thank Michael Foreman, Diane Masson, Luc Fillion, Rich Pawlowicz, Mark Halverson, Kao-Shen Chung, and Pramod Thupaki for providing data used in the model set-up and evaluation. For providing guidance with stakeholder engagement, we also thank Stephanie Chang, Jackie Yip, and Shona van Zijil de Jong. This research was enabled in part by support provided by WestGrid (www.westgrid.ca) and Compute Canada Calcul Canada (www.computecanada.ca).

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

ORCID

Nancy Soontiens http://orcid.org/0000-0003-2880-8717

Additional information

Funding

This project is funded by the Marine Environmental Observation Prediction and Response Network (MEOPAR), a Network of Centres of Excellence of Canada.