Summer circulation of the waters in Queen Charlotte sound

Abstract

An extensive set of measurements of currents, winds, subsurface pressures and water properties was undertaken in the summer of 1982 in Queen Charlotte Sound on the west coast of Canada. At most observation sites the summer‐averaged currents are found to be about 10 cm s⁻¹, smaller than the tidal currents but comparable to the standard deviation of the non‐tidal currents. The strongest average flow was the outflow of surface water past Cape St James at the northwestern corner of the Sound. During strong winds from the north or northwest a strong outflow of near‐surface fresher water was also observed over Cook Bank in the south. Eddies dominate the motion in the interior of the Sound, as shown by the behaviour of a near‐surface drifter that remained in mid‐Sound for 40 days before a storm pushed it into Hecate Strait. The disorganized, weak currents in the central Sound will likely allow surface waters or floating material to remain there for periods of several weeks in summer.

Empirical orthogonal function analyses of fluctuating currents, subsurface pressures and winds reveal that a single mode explains most of the wind and pressure variance but not the current variance. The first two pressure modes represent two distinct physical processes. The first mode is a nearly uniform, up‐and‐down pumping of the surface, while the second mode tilts across the basin from east to west, likely due to geostrophic adjustment of wind‐driven currents. This mode also tilts from south to north, owing to along‐strait wind stress. Most contributions to the first mode currents come from meters near shore or the edge of a trough. Coherence is high between these second mode pressures and first mode currents and winds, and lower but still significant between first mode pressures and first mode currents and winds. It is therefore difficult to predict the behaviour of currents in Queen Charlotte Sound in summer from pressure measurements at a single site, but the difference in sea‐level across Hecate Strait is a more reliable indicator.

Résumé

On a effectué, au cours de l'été de 1982 dans de détroit de la Reine‐Charlotte situé sur la côte ouest du Canada, la mesure des courants, des vents, des pressions sous‐marines, et des propriétés de l'eau. A la plupart des sites d'observation on trouve que la valeur des courants moyens de l'été se situe aux alentours de 10 cm s \ valeur inférieure aux courants de marée mais comparable à l'écart type des courants autres que ceux de la marée. Le courant moyen le plus élevé était celui du débit sortant des eaux de surface à proximité du cap St James dans l'extrémité nord‐ouest du détroit. Pendant les forts vents du nord ou du nord‐ouest, on observe à Cook Bank, dans le sud, un débit sortant des eaux moins salées à proximité de la surface. À l'intérieur du détroit, le mouvement est dominé par les tourbillons, comme le témoigne le déplacement d'un dériveur près de la surface, qui demeure au centre du détroit pendant 40 jours avant d'être emporté vers le détroit d'Hécate par un orage. Les courants non‐organisés et faibles au centre du détroit permettront, en toute probabilité, aux eaux de surface, ou toute matière flottante, d'y rester en été, pour des périodes de plusieurs semaines.

L'analyse des fonctions orthogonales empiriques des courants fluctuant, des pressions sous‐marines et des vents, révèlent qu'un mode unique explique la plupart de la variance du vent et de la pression mais non celle des courants. Les deux premiers modes de la pression représentent deux processus physiques distincts. Le premier mode est un mouvement de pompage, quasiment uniforme, de montée et de descente de la surface, tandis que le second est incliné et s'oriente de l'est vers l'ouest, probablement dû à iajustement géostrophique des courants générés par le vent. Ce mode est aussi incliné dans une direction sud‐nord, résultant de la tension des vents longeant le détroit. La plupart de la contribution aux courants du premier mode vient des capteurs à proximité du rivage ou à l'extrémité du creux. La cohérence est élevée entre ces pressions du second mode et les courants et vents du premier mode, et est moins élevée, néanmoins significative, entre les pressions du premier mode et les courants et vents du premier mode. C'est pourquoi il serait difficile de prédire en été le comportement des courants dans le détroit de la Reine‐Charlotte à partir de la mesure de la pression à un seul site, cependant la différence du niveau de la mer à travers le détroit d'Hécate constituerait un indice plus fiable.

Notes

Present affiliation: National Research Council, Ottawa.