Meteorological, Sea Ice, and Oceanographic Conditions in the Labrador Sea during 2020

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dc.contributor.author

Yashayaev, Igor

Peterson, Ingrid

Wang, Zeliang

dc.date.accessioned

2024-01-11T15:18:48Z

dc.date.available

2024-01-11T15:18:48Z

dc.date.issued

2022

dc.description.abstract - en

In the Labrador Sea, the coldest and freshest North Atlantic basin south of the Greenland-Iceland-Scotland Ridge, wintertime surface heat losses result in the formation of dense waters that play an important role in ventilating the deep ocean and driving the global ocean overturning circulation. In the winter of 2020, the central Labrador Sea lost more heat through surface cooling than in the previous winter. However, the surface heat loss remained near normal for a third straight year, contrasting a 27-year record high in 2015 and above-normal losses in 2016 and 2017. The 2020 winter (Dec–Mar) North Atlantic Oscillation (NAO) index was above normal and the highest after reaching its record high in 2015. However, the sea level pressure pattern was not associated with strong westerly winds along the Labrador coast. This led to, respectively, near-normal and above-normal winter and spring air temperatures in the Labrador Basin domain. Both winter and spring sea surface temperatures in the Labrador Basin were above normal. Winter sea ice extent was below normal in the Davis Strait, Northern Labrador Shelf, and Labrador Shelf regions. Spring sea ice extent was also below normal in all three regions. With respect to temperature anomalies averaged annually over the central Labrador Sea, the upper 100 m layer was the coldest in the 2002–2020 period in 2015 and 2018. After 2018, this layer attained above-normal annual temperatures in 2019–2020, reaching a 2011–2020 temperature high in 2019, then slightly cooling yet remaining above normal through 2020. The intermediate, 200–2000 m, layer of the Labrador Sea started to cool immediately after hitting a record warm point of the 1972–2020 period in 2011. This cooling trend was mainly driven by strengthening and progressively deepening winter convection in 2012 and during 2014–2018. The key factor that contributed to the recurrent deepening of convective mixing in the three straight winters following the winter of 2015 was not as much air sea heat exchange as it was the water column preconditioning set by convective mixing in the previous years. Such multiyear persistence of deepening winter convection, continuing through the winter of 2018 when it exceeded 2000 m in depth, resulted in the most voluminous, densest, and deepest formation of Labrador Sea Water since 1994. The situation changed in 2019, with the depth of winter convection largely ceasing to exceed 1400 m in that and the following two years. The intermediate layer has been warming since 2019 with the seawater density trend eventually reversing to negative. Even though wintertime mixing reached marginally deeper in 2020 (by 100 m or so), and the intermediate layer slightly cooled, the negative density trend prevailed. Between 2018 and 2020, the annual mean intermediate layer density reduced by about 0.01 kg/m3. Overall, the changes in the depth of winter convection and intermediate layer properties between these years imply that the effect of the water column preconditioning on winter convection has weakened since 2018. Vertical distributions of dissolved oxygen and chlorofluorocarbons (CFCs) – CFCs, industrially Freons, are the anthropogenic gases that are commonly used as tracers of convectively-formed water masses spreading in the ocean – in the central Labrador Sea, based on quality controlled drift-corrected measurements assembled since 1990, follow very closely the multiyear events of recurrently persistent renewal of dense deep Labrador Sea Water in the Atlantic Ocean. Bedford Institute of Oceanography North Atlantic model simulations suggest that the transport of the Labrador Current generally decreased between 1995 and 2014, increased between 2014 and 2019, and slightly decreased in 2020. The Atlantic meridional overturning circulation index based on this model demonstrates a general weakening trend from the mid-1990s until 2004, then slight strengthening lasting until 2011, then weakening again until the overturning weakest point was reached in 2019. The overturning circulation started to strengthen in 2020, but it is too early to associate this short-term increase with a reversal of the current negative trend in the Atlantic meridional overturning circulation.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Dans la mer du Labrador, le bassin de l’Atlantique Nord le plus froid et à l’eau la plus douce au sud de la dorsale Groenland-Islande-Écosse, les pertes de chaleur en surface pendant l’hiver entraînent la formation d’eaux denses qui jouent un rôle important dans la ventilation des profondeurs océaniques et dans la circulation de retournement océanique mondiale. Au cours de l’hiver 2020, le centre de la mer du Labrador a perdu moins de chaleur par le refroidissement de surface que lors de l’hiver précédent. Cependant, la perte de chaleur en surface est demeurée proche de la normale pour une troisième année consécutive, contrairement au pic de 27 ans enregistré en 2015 et aux pertes supérieures à la normale de 2016 et 2017. L’indice de l’oscillation nord-atlantique pour l’hiver 2020 (de décembre à mars) était supérieur à la normale et le plus élevé après le record de 2015. Toutefois, la pression au niveau de la mer n’était pas associée à de forts vents d’ouest le long de la côte du Labrador, ce qui s’est traduit, respectivement, par des températures de l’air quasi normales et supérieures à la normale en hiver et au printemps dans le bassin du Labrador. Les températures hivernales et printanières de la surface de la mer dans le bassin du Labrador étaient supérieures à la normale. L’étendue de la glace de mer en hiver était inférieure à la normale dans le détroit de Davis, le nord du plateau du Labrador et le plateau du Labrador. Au printemps, elle était également inférieure à la normale dans ces trois régions. En ce qui concerne les anomalies de température moyennes annuelles dans le centre de la mer du Labrador entre 2002 et 2020, c’est en 2015 et 2018 que la couche supérieure de 100 m était la plus froide. Après 2018, cette couche a connu des températures annuelles supérieures à la normale en 2019 et 2020, atteignant en 2019 un sommet pour la période 2011-2020, avant de se refroidir légèrement tout en demeurant au dessus de la normale en 2020. La couche intermédiaire, de 200 à 2 000 m, de la mer du Labrador a commencé à se refroidir immédiatement après le record de la période entre 1972 et 2020 enregistré en 2011. Cette tendance au refroidissement est principalement attribuable au renforcement et à l’approfondissement progressif de la convection hivernale en 2012 et de 2014 à 2018. Le facteur clé qui a contribué à l’approfondissement récurrent du mélange convectif au cours des trois hivers qui ont suivi celui de 2015 n’était pas tant l’échange thermique air-mer que le préconditionnement de la colonne d’eau causé par le mélange convectif des années précédentes. Cette persistance pluriannuelle de la convection hivernale qui s’enfonce, qui s’est poursuivie durant l’hiver de 2018, lorsqu’elle a dépassé 2 000 m de profondeur, a entraîné la formation d’eaux de mer du Labrador la plus volumineuse, la plus dense et la plus profonde depuis 1994. Durant l’hiver 2019, la situation a toutefois changé : la convection hivernale n’a généralement pas dépassé 1 400 m et la couche intermédiaire a commencé à se réchauffer jusqu’à inverser totalement la tendance de la densité de l’eau de mer et à la rendre négative. Même si le mélange hivernal s’est enfoncé légèrement plus profondément en 2020 (d’une centaine de mètres) et si la couche intermédiaire s’est légèrement refroidie, la tendance à la densité négative a prévalu. Entre 2018 et 2020, la densité moyenne annuelle de la couche intermédiaire a diminué d’environ 0,01 kg/m3. Dans l’ensemble, les changements de la profondeur de la convection hivernale et des propriétés de la couche intermédiaire entre ces années indiquent que l’effet du préconditionnement de la colonne d’eau sur la convection hivernale s’est affaibli depuis 2018. D’après les mesures corrigées en fonction de la dérive et à qualité contrôlée collectées depuis 1990, les répartitions verticales de l’oxygène dissous et des chlorofluorocarbures – les CFC, soit les fréons industriels, sont les gaz anthropiques couramment utilisés comme traceurs des masses d’eau formées par convection qui se répandent dans l’océan – dans le centre de la mer du Labrador suivent de très près les

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dc.identifier.citation

Yashayaev, I., Peterson, I., and Wang, Z. 2022. Meteorological, Sea Ice and Oceanographic Conditions in the Labrador Sea during 2020. DFO Can. Sci. Advis. Sec. Res. Doc. 2022/039. v + 62 p.

dc.identifier.govdoc

Fs70-5/2022-039E-PDF

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9780660437866

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1919-5044

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https://waves-vagues.dfo-mpo.gc.ca/library-bibliotheque/41063478.pdf

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/1698

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en

dc.publisher

Fisheries and Oceans Canada, Canadian Science Advisory Secretariat

dc.relation.istranslationof

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/1699

dc.subject - en

Nature and environment

Water

dc.subject - fr

Nature et environnement

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Nature et environnement

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dc.title - en

Meteorological, Sea Ice, and Oceanographic Conditions in the Labrador Sea during 2020

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