A 3‐D data‐assimilative tidal model of the northwest Atlantic

Abstract

A three‐dimensional (3‐D) barotropic tidal model for the northwest Atlantic is developed for eight leading semi‐diurnal (M₂, S₂, N₂, K₂) and diurnal (K₁, O₁, P₁, Q₁) tidal constituents based on the Princeton Ocean Model (POM). Multi‐mission altimetric tidal data are assimilated into the model using a simple nudging scheme. The assimilative model results are validated against independent in situ observations and compared with a non‐assimilative run and previous tidal models. The root‐sum‐square error for the assimilative M₂, S₂, N₂, K₁ and O₁ tidal elevations is 3.1 cm excluding the Bay of Fundy region and 11.1 cm otherwise. Assimilation improves the accuracy of the model tidal elevation by 40–60% and that of the tidal currents by 20–30%. The semi‐diurnal tidal currents agree better with observations than do the diurnal constituents. The model K₁ and O₁ tidal currents are intensified on several outer‐shelf areas, qualitatively consistent with shelf‐wave theory and moored measurements, but quantitatively overestimated. Results show that the present assimilative model reproduces the primary tidal constituents better than previous regional and inter‐regional models. In particular, the present model results are as accurate as those of Egbert and Erofeeva (2002) for the northwest Atlantic shelf seas as a whole and better if the Bay of Fundy is excluded, pointing to the importance of the high‐resolution multi‐satellite tides to partially compensate for the simple assimilation technique.

Résumé

[Traduit par la rédaction] Nous avons mis au point un modèle tridimensionnel barotrope de mare pour l'Atlantique Nord‐Ouest pour huit composantes principales de marée semi‐diurne (M₂, S₂, N₂, K₂) et diurne (K₁, O₁, P₁, Q₁) basé sur le modèle océanique de Princeton (POM). Les données altimétriques de marées de plusieurs missions sont assimilées par le modèle au moyen d'un schéma simple d'ajustement. Les résultats du modèle assimilatif sont validés par rapport à des observations in situ indépendantes et comparées à une simulation non assimilative et aux modèles de marée précédents. Le carré de la somme des différences RMS résultant pour les élévations de marée M₂, S₂, N₂, K₁ et O₁ assimilatives est de 3,1 cm en excluant la baie de Fundy et de 11,1 cm autrement. L'assimilation améliore l'exactitude de l'élévation de la marée du modèle de 40 à 60 % et celle des courants de marée de 20 à 30 %. Les courants de marée semi‐diurne concordent mieux avec les observations que les composantes diurnes. Les courants de marée K₁ et O₁ du modèle sont intensifiés dans plusieurs zones de la plate‐forme continentale extérieure, ce qui correspond qualitativement à la théorie des vagues de plate‐forme et aux mesures de mouillages mais qui, quantitativement, mène à une surestimation. Les résultats montrent que le présent modèle assimilatif reproduit mieux les composantes de marée principales que les modèles régionaux et interrégionaux précédents. En particulier, les résultats du présent modèle sont aussi précis que ceux d'Egbert et Erofeeva (2002) pour l'ensemble des mers de la plate‐forme de l'Atlantique Nord‐Ouest et meilleurs si l'on exclut la baie de Fundy, ce qui fait ressortir l'importance des données de marées multisatellite à haute résolution pour compenser partiellement la technique d'assimilation simple.

Notes

Corresponding author's e‐mail: Guoqi.Han@dfo‐mpo.gc.ca

Current affiliation: Department of Civil Engineering, Queen's University, Kingston, Ontario