Seasonal and Interannual Variability in the Circulation of Puget Sound, Washington: A Box Model Study

Abstract

Abstract A prognostic, time‐dependent box model of circulation in Puget Sound, Washington is used to study seasonal and interannual variations in residence times and interbasin transports. The model is capable of reproducing salinity variability in the Sound at seasonal timescales, and is shown to have hindcast skill at interannual timescales. Modelled transports vary as much between years as between seasons. The largest seasonal feature is a sharp transport drop in late autumn into the deep Main Basin of the Sound, which is shown to be caused by increased river flow into Whidbey Basin. The high degree of transport variability leads to large interannual differences in residence times; for instance, for Whidbey Basin the residence time varies from 33 to 44 days in the period between 1992 and 2001 and for southern Hood Canal it varies from 64 to 121 days. This indicates that residence time estimates based on a year or less of data may not yield representative values. A forcing sensitivity study shows that in all basins except the South Sound, salinity variability in the Strait of Juan de Fuca accounts for more of the seasonal variability than river variability does. However, year‐to‐year variability in river discharge affects interannual variability in transports as much as the Strait of Juan de Fuca salinity does. The model demonstrates poorest skill in the basins most affected by the Strait of Juan de Fuca salinity, indicating that the sparse data available for the Strait may not provide adequate boundary conditions for the model. Résumé [Traduit par la rédaction] Nous utilisons un modèle de prévision à boîte, fonction du temps, de la circulation dans le détroit de Puget, dans l'État de Washington, pour étudier les variations saisonnières et interannuelles des temps de séjour et du transport entre bassins. Le modèle peut reproduire la variabilité de la salinité dans le détroit aux échelles saisonnières et on constate qu'il donne des résultats rétrospectifs intéressants aux échelles interannuelles. Les transports modélisés varient autant entre les années qu'entre les saisons. La caractéristique saisonnière la plus importante est une diminution marquée du transport en direction du bassin principal profond du détroit à la fin de l'automne, et nous montrons que cela est causé par un accroissement du débit des rivières dans le bassin Whidbey. Le haut degré de variabilité dans le transport mène à de grandes différences interannuelles dans les temps de séjour. Par exemple, pour le bassin de Whidbey, le temps de séjour varie de 33 à 44 jours au cours de la période de 1992 à 2001 et pour le chenal South Hood, il varie de 64 à 121 jours. Ceci indique que les estimations de temps de séjour basées sur une année ou moins de données peuvent conduire à des valeurs non représentatives. Une étude de sensibilité au forçage montre que dans tous les bassins, à l'exception du détroit South, la variabilité de la salinité dans le détroit de Juan de Fuca explique davantage la variabilité saisonnière que ne le fait la variabilité du débit des rivières. Cependant, la variabilité d'année en année dans le débit des rivières a autant d'influence sur la variabilité interannuelle des transports qu'en a la salinité dans détroit de Juan de Fuca. C'est dans les bassins où l'influence de la salinité du détroit de Juan de Fuca est la plus grande que les résultats du modèle sont les moins bons, ce qui indique que les données éparses disponibles pour le détroit peuvent ne pas fournir des conditions aux limites adéquates pour le modèle. Notes Corresponding authors e‐mail: [e-mail]