Turbulence and mixing: Sources of nutrients on the Vancouver island continental shelf

Abstract

Estimates of the rate of dissipation of turbulent energy,?_v, were made on the continental shelf off the southwest coast of Vancouver Island throughout the diurnal tidal cycle at six stations. If turbulent mixing takes place away from boundaries, and a constant fraction of the energy supplied to turbulence is converted into potential energy, this dissipation rate per unit volume, ?_v, is shown to be proportional to the rate of turbulent mass and nutrient flux across the isopycnals.

We compute these fluxes to determine the source of nutrients in the upper mixed layer on the shelf. It is found that tidal mixing on the shelf throughout the water column contributes less than 10% of the flux of nutrients supplied by the estuarine outflow out of Juan de Fuca Strait. Strong winds during upwelling events supply nutrients at rates greater than those due to tidal mixing, but at rates that are likely smaller than the Juan de Fuca source. Therefore, the nutrient‐rich waters observed in the euphotic zone in spring and summer on this shelf derive mainly from Juan de Fuca Strait. Nutrients in bottom water derive from upwelling along shelf‐break canyons.

Résumé

Des estimés du taux de dissipation de l'énergie turbulente, ?_v, pendant le cycle diurne de la marée, ont été faits à six stations sur la plate‐forme continentale, au sud‐ouest de l'île de Vancouver. Si un mélange turbulent survient en dehors des limites, et une fraction constante de l’ énergie fournie à la turbulence est convertie en énergie potentielle, ce taux de dissipation par unité de volume, ?_v, est proportionnel au taux de masse turbulente et de flux nutritif à travers la couche isopycne.

On calcule ces flux afin de déterminer la source de matières nutritives dans la couche mixte supérieur de la plate‐forme. On a trouvé que le mélange de marée sur la plate‐forme à travers la colonne d'eau contribue à moins de 10 % du flux de matières nutritives fournie par l'écoulement estaurien sortant du détroit Juan de Fuca. Des vents forts durant la remontée d'eau profonde ont fourni des matières nutritives à un plus grand taux que celles dues au mélange de marée, mais quand même plus petit que le taux du détroit Juan de Fuca. On en déduit donc que les eaux riches en matières nutritives observées dans la zone euphotique de cette plate‐forme au printemps et en été proviennent principalement du détroit. Les matières nutritives de fond proviennent de la remontée d'eau profonde le long du rebord du plateau continental.