The role of air‐sea heat fluxes in annual and interannual ocean temperature variability on the eastern newfoundland shelf

Abstract

Monthly‐mean fluxes computed from the Comprehensive Ocean‐Atmosphere Data Set (COADS) are used to describe the variability in air‐sea heat exchange over the eastern Newfoundland Shelf and examine its role in ocean temperature variability. Attention is focussed on the climatological annual variation and interannual (monthly) anomalies of fluxes and ocean temperature during 1951–1988 in two areas: Station 27 on the inner shelf and the central Grand Bank. A vertical diffusion model is used to quantify the contribution of the fluxes to ocean temperature variability, and examine the temporal and vertical structure of the vertical eddy diffusivity. For the climatological annual temperature variation, the model indicates that local air‐sea fluxes can account for 89% and 77% of the variance for Sta. 27 and the central Grand Bank, respectively, although there are also influences from ocean advection. Strong seasonal and vertical variations in the diffusivity are suggested by the model, with values generally in the range (0.5 — 20) × 10^‐4 m s^‐1 . For interannual ocean temperature variability, the model and flux estimates indicate that local air‐sea fluxes can account for only a small fraction of the observed variability, although there is a strong suggestion of coupled atmosphere‐ocean temperature variability, particularly at low frequencies. Ocean advection, sea ice influences and flux inaccuracies are discussed as possible factors in the interannual variability results. Collectively, the study results indicate that ocean temperature variability on the eastern Newfoundland Shelf is part of an atmosphere‐ice‐ocean interconnection involving both regional and large‐scale processes.

Résumé

On utilise les flux moyens mensuels calculés à l'aide de l'ensemble complet atmosphère‐océan (COADS) pour décrire la variabilité de l'échange de chaleur air‐mer au‐dessus de l'est de la plate‐forme de Terre‐Neuve et examiner son rôle dans la variabilité de la température de la mer. On porte un intérêt spécial à la variation climatique annuelle et aux anomalies interannuelles (mensuelles) des flux et de la température de la mer dans deux secteurs (Station 27 sur la plate‐forme intérieure; Grand Banc central) entre 1951 et 1988. On utilise un modèle de diffusion verticale pour quantifier la contribution des flux à la variabilité de la température de la mer et examine la structure temporelle et verticale de la diffusion verticale des tourbillons. Le modèle indique, pour la variation annuelle climatologique de la température, que les flux locaux air‐mer peuvent compter pour 89 et 77% de la variance à la Station 27 et sur le Grand Banc central, respectivement, bien que l'advection a aussi des influences. Le modèle montre de fortes variations saisonnières et verticales de la diffusivité, les valeurs étant dans la fourchette (0.5 — 20) × 10^‐4 m² s^‐1. Pour la variabilité interannuelle de la température de l'océan, les estimations du modèle et du flux indiquent que les flux locaux air‐mer ne comptent que pour une petite partie de la variabilité bien qu'il y a une forte suggestion d'une variabilité couplée de la température air‐mer, surtout aux basses fréquences. On étudie l'advection océanique, les influences des glaces de mer et les irrégularités des flux comme facteurs possibles des résultats de la variabilité interannuelle. Collectivement, les résultats de l'étude indiquent que la variabilité de la température de la mer sur l'est de la plate‐forme de Terre‐Neuve fait partie d'une interconnection air‐glace‐océan qui implique tant les processus régionaux que ceux de grande échelle.

Notes

Present Address: Department of Fisheries and Oceans, Northwest Atlantic Fisheries Centre. P.O. Box 5667, St. John's, Nfld. Canada A1C 5X1.