Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

102

SHELF/SLOPE EXCHANGES AND SUBMARINE CANYONS: LABORATORY MODELLING

B. Gomez

1

, S. Kremenetskiy

2

, J. Martín

1

, O. Stroganov

2

, E. García-Ladona

1*

, A. Zatsepin

2

, A. Palanques

1

, 

M. Emelianov

1

, P. Puig

1

, J. Guillen and J. L. Pelegrí

1

1

Institut de Ciències del Mar, (CMIMA-CSIC), Barcelona, Spain

- 

* emilio@icm.cs

2

Shirshov Institute of Okeanolokyia, RAS, Moscou, Russia

Abstract

Preliminary laboratory experiments on the interaction of a coastal current and a submarine canyon using a rotating platform are presented.

The in?uence of canyon on the behaviour of frontal current and the associated exchange processes between the shallow and deep parts of

the basin are analyzed under quasi barotropic conditions. A strong in?uence of the canyon on the dynamics of the frontal current is clearly

observed, mainly due to a downslope ?ow through the near bottom viscous layer. Comparison with recent field observations are presented.

Keywords: Submarine canyons, shelf/slope exchanges, laboratory experiments.

The continental slope is characterized by a very specific dynamics

of the water ?ows and could be considered as a frontal zone of

potential vorticity due to the rapid change of the depth with off-shore

distance. The variability and structure of the circulation within the

canyons themselves depend on various forcing factors bringing

alterations in planktonic communities and in matter transfers between

the shelf open ocean zones. 

An experimental device to analyze the interaction of a coastal

current with a submarine canyon incinsing the bottom slope has been

designed [1]. The device was composed of tank of water over a

rotating platform containning a cone to simulate the sloping bottom

and including a canyon. A coastal current was obtained releasing

lighter colored fluid trhough a source in the cone vertex

axisymmetrically positioned. Two sets of experimental runs with

similars basic parameters but with and without the presence of a

submarine canyo were provided. In both cases an axisymmetric

anticyclonic frontal current was initially forme. After a while, its

width increased and then a near bottom viscous layer downslope ?ow

was formed at the front of the anticyclonic current while the position

of the front remained stationary. When the canyon is present a

considerable part of the downslope ?ow as well as the frontal current

were trapped by the canyon at its downstream wall (Fig. 2 a,b). Both

up and down canyon currents have been also observed and the

downward ?ow at the downstream wall was responsible for the major

?uid exchange from the quasi-axisymmetric frontal current (Fig. 2b).

This ?uid was transported much below of the outer edge of the frontal

current until a depth level where it continued to ?ow along the slope

downstrean the canyon.

An interesting consequence of the above results is the strong

downslope ?ow near the bottom boundary layer inside the canyon and

their implications on shelf/slope mass transfer. These results could

explain the internal structure of particulate ?uxes observed in a field

experiment carried out in the Palamós canyon (Northwest

Mediterranean), in which nera-bottom particulate were higher at the

head of the canyon and in the downstream wall than in the upstream

wall (Fig. 3). 

Fig. 1. Laboratory set up to study the interaction of a coastal current and

a submarine canyon.

Fig. 2. Experiments for the quasi barotropic case including tha canyon at

two different times.

Fig. 3. Particulate ?uxes near the bottom at three locations in the

Palamós canyon during the field experiments.

References

1-Didkovskii, V., A. Semenov, A. Zatsepin (2000). Mesoscale currents

upon the smooth sloping bottom and in the presence of ridges and

canyons. In: Oceanic Fronts and Related Phenomena Konstantin Fedorov

International Memorial Symposium, IOC, Workshop Rep., 159: 89-94.