Wind Forcing of Ice Cover in the Labrador Shelf Marginal Ice Zone

Abstract

Anemometer‐measured winds for the period 5–13 March 1994 were used to study the coherence of observed and forecast coastal winds along the mid‐Labrador shelf. The reliability of these variables in predicting the response of the ocean and ice to wind forcing is an important issue for ice forecasting in this area. Two anemometer‐equipped 2‐m ice beacons were deployed on pack ice north of Wolf Island and a third beacon was deployed on Grady Island. The results indicate that due to the influence of local topography, 10‐m winds observed at the meteorological station in Cartwright, Labrador provide a poor estimate (r² = 0.2) of wind conditions over the offshore sea‐ice. In contrast, the σ = 1 level (∼10 m) winds from the Canadian Meteorological Centre's Regional Finite Element (RFE) model provided a better correlation with anemometer beacon winds (0.90 for the 6‐hour forecast down to 0.45 at 36 hours). However, the RFE model overestimates the magnitude of the winds by 10–40%.

The response of the ocean and ice cover to wind forcing was measured by an ocean bottom‐mounted acoustic Doppler current proþler (ADCP). Relative to the 2‐m beacon winds, the ice moved at 2.5% of wind magnitude and turned 0.6° to the left of the wind. The ocean response decreased with depth until it reached a constant value of 0.9% of the wind speed. The turning angle increased from 0.3° to the right of the wind at 3.5 m to 50° at the lowest level measured by the ADCP (73 m depth). Approximately 57% of the variance in the ocean currents at 3 m below the surface can be attributed to the 2‐m winds; at 73 m the explained variance decreases to 27%.

Résumé

Les vents mesurés avec un anémomètre pour la période du 5 au 13 mars de 1994 sont utilisés pour étudier la cohérence des vents observés et prévus des régions côtières du centre du plateau continental du Labrador. La fiabilité de ces variables, dans la prévision de la réaction de l'océan et de la couverture de glace à la force du vent est un aspect important pour la prévision du mouvement des glaces dans cette région. Deux balises à glace de 2 m de hauteur munies d'anémomètres ont été installées sur une banquise au nord de l'ile Wolf et une troisième balise sur l'île Grady. En raison de l'influence de la topographie locale, les résultats indiquent que les vents au niveau de 10 m observés à la station météorologique de Cartwright au Labrador donnent une piètre estimation (r² = 0,2) des conditions des vents sur la glace marine au large des côtes. Par contre, les vents au niveau σ = 1 (∼10 m) du modèle régional canadien aux éléments finis (EFR) du Centre météorologique canadien donnent une meilleure correlation avec les vents obtenus des anémomètres fixés aux balises (0,90 pour une prevision de 6 heures diminuant à 0,45 pour une prévision de 36 heures). Cependant, le modele EFR surestime l'amplitude des vents de 10 à 40 %.

La reaction de l'océan et de la couverture de glace à la force du vent a été mesurée par un Proþleur de courant a effet Doppler acoustique (PCDA) déployé sur le fond marin. En rapport avec les vents des balises de 2 m, la glace se deplace à 2,5 % de la vitesse du vent et tourne de 0,6 % vers la gauche par rapport a la direction du vent. La réaction de l'ocean décroît avec la profondeur vers une valeur constante de 0,9 % de la vitesse du vent. L'angle de rotation augmente de 0,3° vers la droite a 3,5 m jusqu'à 50° au plus profond niveau mesure par la PCDA, soit à une profondeur de 73 m. Environ 57 % de la variance dans les courants oceaniques à 3 m sous la surface de l'eau peut être attribuée aux vents mesures à 2 m ; à 73 m de profondeur, la variance expliquée décroît de 27 %.

Notes

Corresponding author address: Dr. B.J.W. Greenan, Ocean Sciences Division, Bedford Institute of Oceanography, P.O. Box 1006, Dartmouth, Nova Scotia, Canada B2Y 4A2.