A Circulation Model for Inlets Along the Central West Coast of Vancouver Island

ABSTRACT

An ocean circulation model has been developed for the central west coast of Vancouver Island, with particular attention to the numerous inlets where salmon farms are located. The ultimate goal is to provide a tool to assist in informing decisions on the siting and management of fish farms and to further understanding of the regional coastal oceanography. The complicated coastline and bathymetry are approximated with an unstructured triangular grid in the horizontal direction and terrain-following coordinates in the vertical. The period of 1 March to 31 July 2016, is simulated using the Finite Volume Community Ocean Model and results are evaluated through comparisons with a combination of acoustic Doppler current profiler, tide gauge, and temperature and salinity observations. The model was found to be accurate in representing (i) tidal elevations and currents everywhere throughout the model domain and (ii) subtidal currents and temperature and salinity along the shelf. However, it fared poorly in inlets where (i) the tidal currents were relatively weak and not the dominant source of mixing and/or (ii) steep bathymetry necessitated smoothing. Sources of these and other inaccuracies, and the changes needed to overcome them, are discussed. Overall, this work highlights the complex and diverse dynamics at play in a glacially-carved coastal ocean, providing an extensive discussion of modelling challenges and potential solutions.

RÉSUMÉ

[Traduit par la rédaction] Un modèle de circulation océanique a été établi pour la côte centrale ouest de l’île de Vancouver, avec une attention particulière pour les nombreux passages où se trouvent des fermes d’élevage de saumon. L’objectif final est de fournir un outil pour aider à la prise de décision sur l’emplacement et la gestion des fermes piscicoles et pour mieux comprendre l’océanographie côtière régionale. Le littoral et la bathymétrie complexes sont approximés au moyen d’une grille triangulaire non structurée dans la direction horizontale et de coordonnées de suivi du terrain dans la direction verticale. La période du 1^er mars au 31 juillet 2016 est simulée au moyen du modèle océanique communautaire à volume fini et les résultats sont évalués par des comparaisons avec une combinaison de profileurs de courant acoustiques Doppler, de marégraphes et d’observations de la température et de la salinité. Le modèle s’est révélé précis dans la représentation i) des élévations de marée et des courants dans l’ensemble du domaine modélisé; et ii) des courants subtidaux, de la température et de la salinité le long du plateau. Toutefois, il s’est mal comporté dans les passages où i) les courants de marée étaient relativement faibles et n’étaient pas la source dominante de mélange; et/ou ii) la bathymétrie abrupte nécessitait un lissage. Les sources de ces imprécisions et d’autres, ainsi que les changements nécessaires pour les surmonter, sont discutés. Dans l’ensemble, ce travail met en évidence les dynamiques complexes et diverses en jeu dans un océan côtier sculpté par les glaciers, en fournissant une discussion approfondie sur les défis de la modélisation et les solutions potentielles.

KEYWORDS:

• modelling
• coastal
• circulation
• sea level
• tides
• estuary
• upwelling
• observational

Acknowledgements

We wish to acknowledge the Aquaculture Collaborative Research and Development Program (ACRDP, DFO) for partial financial support; David Spears, Tom Juhasz, Lucius Perrault, and crews of the J.P Tully and Vector for ADCP deployment and recovery; Cermaq Canada and Grieg Seafood for temperature and salinity observations, useful discussions, and partial financial support (through ACRDP); Michael Dunphy for assistance in running and debugging FVCOM; John Morrison for evaluating some of the HRDPS winds; Neil Goeller, Diana McHugh, Philip Pereboom, and Ian Giesbrecht for assistance in prescribing river discharge and temperature; Anne Ballantyne for providing tide gauge harmonics; Hauke Blanken for providing CIOPS-W plots at the E01 mooring location and the 1.0 km HRDPS wind fields; and the reviewers of earlier versions of the manuscript for their thorough reading and numerous constructive comments.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).