Moyenne annuelle des propriétés des eaux profondes pour les bras de mer

L'ensemble des bras de mer : les anomalies annuelles moyennes en eau profonde

Les séries chronologiques des anomalies des eaux profondes facilitent la comparaison des variations des eaux profondes parmi les bras de mer. Pour les différents bras de mer, la série chronologique d'anomalie des eaux profondes a été calculée comme étant la différence entre la moyenne annuelle de la propriété des eaux profondes et la moyenne de la série chronologique de 1951 jusqu'à présent. Les anomalies de température et de salinité sont montrées ci-dessous. Les anomalies d'oxygène dissous des eaux profondes n'ont pas été calculées.

Anomalies de température

• La série chronologique des anomalies de température des eaux profondes de tous les bras de mer qui ont été fréquemment échantillonnés montre une augmentation totale aux alentours de 0.5 à 1 °C depuis la mi-70.
• L'augmentation de la température est plus constante ces 20 à 25 dernières années que durant la première moitié de la série chronologique.
• Durant la première moitié de la série chronologique, les variations de température sont ~0.5 °C à une échelle de temps de 5 à 10 années
• Certains bras de mer (Jervis et Bute) démontrent une cohérence significative au cours des 50 années de la série chronologique.
• Les propriétés des eaux profondes des bras de mer qui ont des seuils peu profonds, y inclus le bras de mer Indian et la baie Howe, présentent des variations de plus grande amplitude.

Anomalies de salinité

• Les anomalies de salinité des eaux profondes ne démontrent aucune tendance sur l'ensemble des 50 années de la série chronologique.
• Les bras de mer Jervis et Bute montrent une forte cohérence au cours des 50 années de la série chronologique.
• Les propriétés des eaux profondes des bras de mer qui ont des seuils peu profonds, y inclus le bras de mer Indian et la baie Howe, présentent des variations de plus grande amplitude Jervis and Bute

Bras de mer Saanich

Description physique

Longueur : 24 km
Profondeur maximale : 225 m
Bassins principaux : un
Profondeur du seuil : 70 m, situé à l'entrée du bras de mer
Aire de superficie : 65 km²

Carte et section

Écoulement

Il n'y a pas de rivière importante qui se déverse le long de la rive du bras de mer Saanich et le bassin hydrologique est assez petit (~400 km²). Le débit moyen annuel de la rivière Goldstream et de la crique Shawnigan est de moins de 3 m³ s^-1 (Drinnan et al 1995). Cependant, la rivière Cowichan, qui se déverse à l'extérieur du bras de mer dans le chenal Satellite, est une source importante d'eau douce (débit moyen annuel de ~ 50 m³ s^-1) à proximité immédiate du bras de mer. Les ruisseaux locaux et la rivière Cowichan ont leur débit maximal en hiver et leur minimum en été. Dans les limites du bassin de Géorgie, le fleuve Fraser est de loin la source la plus importante d'eau douce. Le débit du fleuve Fraser est fortement saisonnier, et à la différence de la rivière Cowichan, son débit maximale se produit vers la fin de mai et en juin, provoqué par la fonte de neige à l'intérieur de la province.

Processus de renouvellement des eaux profondes

Pour la plupart de l'année, les eaux profondes sont dépourvues d'oxygène dissous ou sont anoxiques, et le sulfure d'hydrogène (H2S) est souvent détecté près du fond. En fin d'été et au début de l'automne, la densité des eaux du détroit Haro et du chenal Satellite est suffisamment forte pour qu'une quantité d'eau oxygénée pénètre le bassin profond du bras de mer Saanich. (Anderson and Devol 1973). Le volume d'eau profonde dans le bras de mer qui est renouvelé ou remplacé varie d'une année à l'autre. Les particularités du processus de renouvellement sont contrôlées par la variation du mélange de marée causée par le cycle mortes-eaux/vives-eaux dans les chenaux à l'extérieur du bras de mer Saanich qui ont des fortes marées (Stucchi and Giovando 1984). Durant les marées mortes-eaux, quand le mélange de marée est à un minimum, l'eau dense de renouvellement du détroit de Haro, qui existe à la profondeur ou au dessus du seuil, peut traverser le chenal Satellite et arriver à l'entrée du bras de mer Saanich avec une densité suffisamment forte pour atteindre le fond du bras de mer. Pendant les marées vives-eaux, le mélange de marée est fort et les eaux renouvelées sont moins profondes que le seuil du bras de mer. Aussitôt après un renouvellement, les eaux profondes ont une faible mais détectable concentration en oxygène dissous, mais après quelques mois elles redeviennent anoxiques.

Séries chronologiques des propriétés des eaux profondes (bassin intérieur)

Température

• La série chronologique des températures des eaux profondes indiquent une augmentation générale d'environ 1C° depuis les années 30 et une augmentation générale de 0.5C° depuis les mi-70.
• Aucun rapport avec l'occurrence des événements El Nino.

Salinité

• Aucune tendance évidente.
• De très faibles salinités en 1979-1980 coïncident avec les températures froides dans le détroit de Géorgie.

Oxygène dissous

• Concentration en oxygène dissous anoxique ou très faible.
• Périodes de très faible concentration en oxygène dissous p. ex. la fin des années 70 et le début des années 80 et la fin de années 90.

Bras de mer Jervis

Description physique

Longueur : 89 km
Profondeur maximale : 670 m
Bassins principaux : Plusieurs, un bassin principal à l'extérieur et un bassin principal à l'intérieur mais 2 autres plus petits bassins à l'intérieur qui ont des seuils profonds. Bras de mer Louisa est un petit bras de mer situé aux nord du bras de mer Jervis qui a un seuil peu profond.
Profondeur du seuil : Bassin extérieur - 240 m situé à l'entrée du bras de mer; Bassin intérieur - 219 m situé près de Patrick Point; Bras de mer Louisa - 6 m

Carte et section

Écoulement

Comme il n'y a pas de prélèvement pour les rivières dans le bassin hydrologique du bras de mer Jervis, Trites (1955) a estimé le débit d'eau douce en utilisant la superficie du bassin hydrologique (~1400 km²) et les données de précipitation locale. Le débit moyen annuel est estimé à 180 m³ s^-1 et est considérablement plus bas que le débit dans la plupart des plus longs bras de mer de la Colombie-Britannique.Á la différence de la plupart des bras de mer de la Colombie-Britannique où la rivière principale se déverse à l'entrée, il y a plusieurs petits rivières et ruisseaux le long de la rive du bras de mer Jervis. Le cycle d'écoulement pour le bras de mer Jervis suit de plus proche le cycle de précipitation locale car la région des champs de neige qui peuvent accumuler la précipitation d'hiver est assez petite. (Macdonald et Murray 1973).

Processus de renouvellement des eaux profondes

Le plus grand bassin du bras de mer Jervis a un seuil relativement profond (240m) situé à l'entrée du bras de mer ou il rejoint le détroit de Georgie. Les eaux profondes du bras de mer sont renouvelées au cours du 3ième et 4ième trimestre de l'année. La synchronisation du renouvellement des eaux profondes correspond au renouvellement des eaux profondes du détroit de Georgie en été (Thomson 1994). La concentration en oxygène dissous est un bon indicateur de l'étendue du renouvellement car les fortes augmentations d'oxygène dissous correspondent aux grands afflux d'eau dense parvenant du détroit. Le renouvellement des eaux profondes se produit annuellement, mais pour certaines années, la concentration en oxygène dissous n'augmente pas, ce qui indique que le volume d'eau de renouvellement était tellement faible qu'on les considère comme étant des années sans renouvellement.

Séries chronologiques des propriétés des eaux profondes

Température

• La série chronologique des températures des eaux profondes montre une augmentation générale d'environ 0.5 °C depuis les mi-70.
• Dans la première moitié de la série chronologique il n'y a aucune tendance générale évidente malgré qu'il y a des variations à l'échelle décadaire d'environ 0.5 °C.
• Caractéristiques apparentes de la série chronologique sont les pointes de basse température en 1979 et encore en 1985. L'amplitude de ces pointes est environ entre 0.5 et 0.7 °C.

Salinité

• aucune tendance évidente malgré qu'il y a des variations de salinité des eaux profondes à une échelle de temps de 5 à 10 ans.
• Les événements de faible salinité coïncident avec les instances de basse température qui ont pris place en 1979 et 1985

Oxygène dissous

• Les variations en oxygène dissous des eaux profondes couvrent une assez grande étendue (1 to 4 ml/l).
• L'oxygène dissous augmente rapidement mais diminue plus lentement après les renouvellements.
• De plus faibles concentrations en oxygène dissous sont évidentes vers la fin des années 1990 et en 1959

Bras de mer Bute

Description physique

Longueur : 75 km
Grandeur moyenne : 3,7 km
Profondeur maximale : 650 m
Bassins principaux : un bassin principal profond
Profondeur du seuil : 370 m, juste à l'extérieur du bras de mer dans le chenal Calm

Carte et section

Écoulement

Il y a 2 rivières principales qui se déversent dans le bras de mer Bute : la rivière Homathko et la rivière Southgate. La plus grande rivière, la Homathko, s'écoule d'un bassin versant intérieur(5720 km²) ayant plusieurs champs de glace permanents. Trites (1955) a estimé que la moyenne annuelle du débit total d'eau douce dans le bras de mer est approximativement de 410 m³ s^-1 ; duquel 280 m³ s^-1 provient de la rivière Homathko. L'écoulement vers le bras de mer Bute est saisonnier, atteignant des valeurs maximales durant juillet dû à la fonte de neige et de glace parvenant du bassin versant intérieur. L'écoulement est le plus faible durant l'hiver parce que la plupart de la précipitation est accumulée sous forme de neige dans les hautes altitudes du bassin versant.

Processus de renouvellement des eaux profondes

Le bras de mer Bute est un profond bras de mer situé parmi les étroits chenaux de marée de la région nord du détroit de Géorgie. Les eaux profondes du bras de mer Bute se déversent en passant au sud au-dessus du très profond seuil (370m) du chenal Calm et ensuite à travers le chenal Sutil jusqu'au détroit de Géorgie. Les chenaux qui mènent au nord dans le détroit de Johnstone et dans le détroit de la Reine Charlotte sont rétrécis et peu profonds. Tabata (1957) a rendu compte des premiers prélèvements océanographiques du bras de mer Bute et ensuite, Lafond et Pickard (1975) ont décrit le processus de renouvellement des eaux profondes. En utilisant une série d'observations recueillies pendant 22 croisières effectuées entre 1972 et 1974, Lafond et Pickard (1975) ont documenté plusieurs exemples de courant de déversement. Le renouvellement des eaux les plus profondes (> 400 m) se produit au cours du 3ième et 4ième trimestre. La synchronisation du renouvellement des eaux profondes du bras de mer Bute est appuyée par le maximum de salinité du quatrième trimestre observé dans le chenal Sutil (Pickard 1975) et est conforme au cycle annuel de l'eau profonde dans le détroit de Géorgie.

Séries chronologiques des propriétés des eaux profondes

Température

• Augmentation presque linéaire de la température d'environ 1°C entre 1975 et 1999.
• Les données de la première moitié de la série chronologique indiquent des fluctuations significatives (~0.5°C).
• Les températures les plus chaudes des eaux profondes ont été observées en 1999.
• Les températures les plus froides des eaux profondes ont été observées en 1957.

Salinité

• Aucune tendance évidente
• Les plus faibles salinités à 400m et 500m de profondeur coïncident avec les plus basses températures en 1957.

Oxygène dissous

• Aucune tendance évidente.
• Variations de grande amplitude (~1 ml/l) dans la première moitié de la série chronologique.
• Valeurs les plus faibles d'oxygène dissous ont été notées en 1998 et 1999.

Bras de mer Knight

Description physique

Longueur : 105 km
Grandeur moyenne : 2,9 km
Profondeur maximale : 540 m
Bassins principaux : Deux bassins:

• Bassins principaux intérieurs profonds
• Bassin extérieur moins profond et plus petit

Carte et section

Écoulement

Deux rivières principales se déversent près de l'entrée du bras de mer Knight : la Klinaklini et la Franklin. La Klinakline, la plus grande des rivières, déverse un bassin hydrologique intérieur (~ 5780 km²) comprenant plusieurs vastes champs de glace pérenne. Trites (1955) a estimé que le débit moyen annuel total dans le bras de mer est approximativement de 410 m³ s^-1 ; dont 293 m³ s^-1 vient de la rivière Klinaklini. L'écoulement dans le bras de mer Knight est très saisonnier, la crête se produisant en juillet due à la fonte de neige et de glace parvenant du bassin hydrologique intérieur. Le débit minimal se produit en hiver parce que la plupart de la précipitation est accumulée sous forme de neige en haute altitude du bassin hydrologique.

Processus de renouvellement des eaux profondes

Le bras de mer Knight a été le sujet de plusieurs études océanographiques. En particulier, plusieurs études ont analysé la dynamique d'écoulement stratifié de grande énergie par-dessus le seuil du bras de mer Knight (Farmer et Smith 1980, Stacey et Pond 1992) et les implications vis-à-vis le mélange et la circulation estuarienne (Freeland et Farmer 1980).

Stacey (1985) donne un bref compte rendu du cycle de renouvellement des eaux profondes dans les bassins intérieurs et extérieurs utilisant les données collectionnées entre 1977 et 1979 qui était une période d'échantillonnage.

Il faut être prudent dans l'interprétation des séries chronologiques des températures et des salinités des eaux profondes car il existe des signaux annuels appréciables : ~ 0,4 °C pour la température et ~ 0,1 PSU pour la salinité (Pickard 1975).

Séries chronologiques des propriétés des eaux profondes

Température

• Tendance possible de réchauffement mais la série chronologique est bruitée due au fort signal annuel (~ 0.4 °C).
• Les températures des eaux profondes les plus chaudes ont été produites en 1999
• Les températures les plus froides observées en 1979 coïncident aux évènements froids aussi observés dans les bras de mer Bute et Jervis.

Salinité

• Aucune tendance évidente
• La série chronologique a un fort signal annuel (~ 0.1 usp)

Oxygène dissous

• Aucune tendance évidente et la série chronologique a un fort signal annuel
• La concentration en oxygène dissous des eaux profondes est plus forte que dans la plupart des bras de mer.

Bras de mer Indian

Description physique

Longueur : ~50 km
Profondeur maximale : 220 m
Bassins principaux : un bassin principal profond
Profondeur du seuil : peu profond (15 m à 2 5m) et 15 km de longueur traversant le bras de mer Burrard/Port de Vancouver.

Carte et section

Écoulement

Pickard (1961) décrit le bras de mer Indian comme étant un fjord de faible écoulement ayant seulement des petites rivières et ruisseaux. DeYoung et Pond (1988) nous informent que le débit moyen annuel d'eau douce vers le bras de mer Indian est d'environ 42 m³ s^-1 duquel à peu près la moitié provient de la centrale électrique Buntzen. La rivière Indian, qui est située à l'entrée du bras de mer, est une assez petite rivière et contribue environ 12 m³ s^-1. Les rivières Seymour et Capilano sont aussi des sources significatives d'eau douce et déversent respectivement 15.9 m³ s^-1 et 19.8 m³ s^-1dans le bras de mer Burrard. Gilmartin (1962) décrit le débit d'eau douce du bras de mer Indian comme ayant un cycle bimodal : une crête se produisant à partir de la fin du printemps jusqu'au début de l'été causée par l'eau de fonte et une crête se produisant de l'automne à l'hiver provoquée par l'écoulement de la pluie et par le débit régularisé parvenant de la centrale électrique Buntzen.

Processus de renouvellement des eaux profondes

De Young et Pond (1988) ont étudié le processus de renouvellement des eaux profondes et observent que l'intrusion des eaux plus denses dans le bras de mer Indian est quasi-périodique. Durant les années où un renouvellement se produit, il arrive tard durant l'année et coïncide avec le maximum de densité à la profondeur de 100 m dans le détroit de Géorgie. Etant donné que la région du seuil du bras de mer Burrard est longue et peu profonde, les variations du mélange au-dessus du seuil étroit causé par les marées mortes-eaux/vives-eaux contrôlent la synchronisation du déversement d'eau dense dans le bras de mer Indian. Le mélange qui est réduit pendant les marées mortes-eaux durant les périodes de faible écoulement permet à l'eau dense à l'extérieure de traverser le seuil du bras de mer Burrard avec une très faible baisse de densité. Pendant les marées vives-eaux ou pendant les périodes d'écoulement élevé, l'eau dense à l'extérieur est mélangée vigoureusement et sa densité est suffisamment réduite pour qu'elle empêche le renouvellement des eaux profondes du bras de mer Indian.

Séries chronologiques des propriétés des eaux profondes

Température

• Variations de grande amplitude de température (~3 °C) et un cycle de renouvellement « dent de scie » : basses températures des eaux profondes durant le renouvellement suivi par une longue et lente période de réchauffement (plusieurs années).
• Hausse de ~1.5 °C pour la phase d'eau froide du cycle de renouvellement : durant la première partie de la série chronologique, la température des eaux profondes après le renouvellement était entre 6 et 6.5 °C ; après les années 1980, la température des eaux profondes après le renouvellement était entre 7.5 et 8 °C.
• La température des eaux profondes la plus élevée a été observée en 1999, plus de 1°C plus élevée qu'aucune observation précédente.

Salinité

• Variations de grande amplitude de salinité et un cycle de renouvellement "dent de scie" :forte salinité des eaux profondes pendant le renouvellement suivi par une longue et lente diminution linéaire de salinité.
• saible salinité en eau profonde (entre 26.5 et 28.5 usp) comparée à d'autres fjords.
• Aucune tendance évidente.

Oxygène dissous

• Variations de très grande amplitude d'oxygène dissous et un cycle de renouvellement "dent de scie" : fortes concentrations en oxygène dissous des eaux profondes durant le renouvellement suivi par une détérioration prolongée (plusieurs années) jusqu'à ce que les concentrations approchent zéro.
• Parfois, de très faibles concentrations en oxygène dissous.
• Aucune tendance évidente.

Baie Howe

Description physique

Longueur : 44 km
Profondeur maximale : 285 m
Bassins principaux : un
Profondeur du seuil : 73 m, situé à 18 km de l'entrée, à Defence Islands

Carte et section

Écoulement

La baie Howe est un fjord ayant un écoulement et un débit d'eau douce plus élevés que certains plus grands et plus longs fjords (Bute et Knight). La rivière Squamish qui a un débit moyen annuel de 300 m3s-1 constitue la principale source d'eau douche de ce fjord. Cette rivière et ces tributaires, qui se déversent à l'entrée du fjord, contribuent environ 2/3 de l'eau douce totale entrant dans la baie Howe, environ 460 m3s-1. Le bassin hydrologique de la rivière Squamish et de ces tributaires est d'environ 3600 km² et déverse les champs de glace et de neige de l'intérieur ainsi que les régions côtières de plus basse altitude. Comme les bras de mer Bute et Knight, le débit maximal se produit durant l'été quand les champs de glace et de neige des régions intérieures et des régions à plus haute altitude fondent. Cependant, la baie Howe a un débit maximal secondaire très variable durant l'automne dû à la précipitation, surtout sous forme de pluie. Les débits minimaux se produisent à la fin de l'hiver et au début du printemps quand la précipitation est plutôt sous forme de neige qui s'est accumulée en haute altitude.

Processus de renouvellement des eaux profondes

Bell(1973) a examiné le processus de renouvellement des eaux profondes dans la baie Howe en utilisant des données collectionnées entre 1959 et 1973 et a expliqué que les eaux profondes de la baie Howe subissent des renouvellements apériodiques. L'échange des eaux les plus profondes se produit toutes les 3 ou 4 années, et les renouvellements prennent place pendant l'hiver, ce qui coïncident avec la densité maximale saisonnière à la profondeur du seuil dans le détroit de Géorgie à l'extérieur du seuil. Selon Bell (1973), les renouvellements les plus profonds sont aussi liés aux forts vents de vallée (vents de Squamish) associés avec les poussées d'air froid parvenant de l'intérieur. Les échanges des eaux intermédiaires sont plus fréquents et se produisent souvent vers la fin du printemps et semblent parfois être provoqués par la crue nivale de la rivière Squamish.

Séries chronologiques des propriétés des eaux profondes

Température

• La série chronologique est échantillonnée sur une grille peu dense et elle manque de continuité.
• Hausse de température de ~1 °C à partir des années mi-70 jusqu'à présent.
• Aucune tendance évidente durant la première moitié de la série chronologique.

Salinité

• La série chronologique manque de continuité.
• Cycle de renouvellent genre « dent de scie » : haute salinité en eau profonde pendant le renouvellement suivi par une diminution de la salinité au cours d'une période de 1 à 3 ans.
• Aucune tendance évidente.

Oxygène dissous

• Variations de très grande amplitude d'oxygène dissous et un cycle de renouvellement "dent de scie" : fortes concentrations en oxygène dissous des eaux profondes durant le renouvellement suivi par une détérioration prolongée (plusieurs années) jusqu'à ce que les concentrations approchent zéro.
• Parfois, de très faibles concentrations en oxygène dissous.
• Aucune tendance évidente.

Bras de mer Muchalat

Description physique

Longueur : 55 km
Profondeur maximale : 380 m
Bassins principaux : Un bassin profond principal (380 m)
Profondeur du seuil : 55 m situé à l'entrée du bras de mer

Carte et section

Écoulement

La rivière Gold et ses tributaires déversent un bassin hydrologique de 1010 km² ayant un débit moyen annuel d'environ 90 m³ s^-1. Il n'y a pas d'estimation disponible concernant la contribution des autres principaux ruisseaux aux alentours de ce bras de mer. Selon Pickard (1963) , la courbe du débit de la rivière Gold est bimodale : il y a un débit maximal très variable en hiver suivi par un maximum secondaire en mai et juin. Le débit maximal d'hiver est attribué à la précipitation maximale saisonnière et le maximum en mai-juin est attribué à l'eau de fonte parvenant des altitudes plus élevées du bassin hydrologique. Le débit minimal se produit en août et septembre quand la précipitation saisonnière atteint son minimum et la plupart de la neige a fondu aux altitudes plus élevées.

Processus de renouvellement des eaux profondes

Il y a très peu de renseignements océanographiques concernant ce bras de mer de la côte ouest. La seule publication au sujet du bras de mer Muchalet est celle de Tully (1937) sur l'océanographie de la baie Nootka. Waldichuk et al (1968) ont étudié les propriétés d'eau du bras de mer à la suite du déversement des déchets des usines de pâtes et Pickard (1963) a effectué plusieurs croisières océanographiques. À partir des données disponibles, les eaux profondes semblent être renouvelées entre mai et septembre. La concentration en oxygène dissous des eaux profondes est parfois très faible ce qui donne à penser que les renouvellements sont partiels ou qu'il y a de longs intervalles entre les renouvellements.

Séries chronologiques des propriétés des eaux profondes

Température

• La série chronologique est échantillonnée sur une grille peu dense et elle manque de continuité.
• Hausse de ~0.5°C au cours des 2 dernières décennie à l'exception de 1999.

Salinité

• La série chronologique est échantillonnée sur une grille peu dense et elle manque de continuité.
• Aucune tendance évidente.

Oxygène dissous

• La série chronologique est échantillonnée sur une grille peu dense et elle manque de continuité.
• Variations de grande amplitude d'oxygène dissous (0 à 4 ml/l).
• Parfois, de très faibles concentrations et des concentrations anoxiques en oxygène dissous.
• Aucune tendance évidente.