Effects of pressure ridge sheltering on the spatial and temporal variability of boundary layer stability under first year sea ice

• Published in: Oceanologica Acta
• Main Authors: Hudier, E, Ingram, G
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Gauthier-villars/editions Elsevier 1999
• Subjects: glace; rugosité; couche limite; diffusion turbulente; ice; roughness; boundary layer; eddy diffusivity; La Crête; Sea ice; ice covered areas
• Online Access: https://archimer.ifremer.fr/doc/00325/43598/43981.pdf; https://doi.org/10.1016/S0399-1784(00)87682-3; https://archimer.ifremer.fr/doc/00325/43598/

We present series of data describing the small-scale structure of the boundary layer stratification in the vicinity and away from a 1.5 m pressure ridge keel. We then analyze the influence of pressure ridges on the spatial and temporal variability of the ocean boundary layer Our experiment was done during the melt in order to use small-scale salinity gradients to study the variability in intensity of mixing processes. High-resolution salinity records sampled at 0+, 25 and 50 cm from the ice-water interface were analyzed at two stations, one at 5 m and the other at 75 m from a pressure ridge keel. We observed that, in the immediate vicinity of the ridge, melting is associated with the periodic development and dissipation of a melt layer in relation with the orientation of tidal currents relative to the ridge. In contrast, away from the region under the sheltering influence of the ridge keel, the boundary layer did not show any evidence of stratification during the whole experiment. Data recorded in the vicinity of the ridge are then used to compute eddy diffusivity coefficients for sheltered and non-sheltered events. The observation of a stable melt layer in the vicinity of a ridge keel confirms that pressure ridges drastically modify the dynamics of vertical exchanges in their wake. Besides, our data show a significant spatial and temporal eddy diffusivity variability with a factor 10 between sheltered and non-sheltered areas. Thus, considering that ridges and rubble fields form a substantial fraction of ice-covered areas, our results suggest that effects in their wake may be important in the global budget of ocean-ice exchanges. Cette recherche présente un ensemble de données acquises sur un cycle mortes-eaux, vives-eaux simultanément dans le sillage d'une crête de pression et hors de la zone d'influence de celle-ci. Ces données sont ensuite exploitées dans le but d'analyser l'influence des crêtes de pression sur la variabilité spatiale et temporelle de la stabilité de la couche limite sous une glace de première année. Les mesures de terrain furent réalisées en période de fonte alors que le développement de faibles gradients verticaux de salinité permet d'étudier l'intensité des processus de mélange. Trois sondes de salinité haute résolution furent installées à 0+, 25 et 50 cm de l'interface en deux stations l'une à 5 m d'une crête de pression et l'autre à 75 m. Il fut observé qu'au voisinage de la crête, la fonte est associée à un cycle développement - dissipation d'une couche d'eau saumâtre en relation avec l'orientation du courant de marée par rapport à l'axe de la crête. En parallèle, nos mesures hors de la zone d'influence de la crête montrent une couche limite bien mélangée tout au long de la période d'échantillonnage. Ces données sont ensuite exploitées pour déterminer les coefficients de diffusion turbulente en zone abritée et non abritée. L'observation d'une couche d'eau de fonte stable à proximité d'une crête confirme que les crêtes de pression modifient de façon sensible la dynamique des échanges verticaux dans leur sillage. En outre, nos données montrent une variabilité spatiale et temporelle significative du coefficient de diffusion turbulente avec un facteur minimum de 10 entre zones abritée et non abritée. En conséquence, considérant que les crêtes forment une fraction substantielle du couvert de glace, nos résultats suggèrent que les effets dans leur sillage pourraient être importants pour le calcul du bilan global des échanges océan-glace-atmosphère