Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

80

Introduction

Submarine canyons appear to be preferential sites for shelf-slope

exchanges and vertical motion, features which can have important

implications on the dynamics of plankton ecosystems. The de?ection

of deeper offshore currents up canyon can induce a nutrient transport

into the euphotic zone, on the continental shelf, leading to the

enhancement of primary production. Observations in the Calvi coastal

area highlighted a complex ?ow structure with an anticyclonic gyre in

the western part of the Calvi Bay and an offshore ?ow downstream of

the canyon head

1

.A high horizontal gradient of nitrate concentration

is observed across the canyon axis. In the present study a numerical

modeling approach is used to estimate the impact of the canyon hydro-

dynamics on the ecological processes in the area. 

Model

The study is based on the GHER 3-D baroclinic nonlinear primitive

equation model using a k-lturbulent closure and a double-sigma coor-

dinate system (1). The model has been applied in weakly stratified

conditions corresponding to a typical early spring pre-bloom situation.

A run is first performed in negligible wind conditions to reach the

topography induced steady state circulation, and then in the case of a

NE upwelling favorable wind. The initial conditions for nitrate distri-

bution are determined by available measurements on the shelf.

Results

Results show that upstream of the canyon the ?ow is dev 

i 

a 

t 

e 

d

onshore in shallow depths and the resulting nega 

t 

ive relative vo 

r 

t 

i 

c 

i 

t 

y

generates a closed anticyclonic circulation in the western part of the

Calvi bay, while over the canyon the ?ow acquires positive potential

vorticity due to the depth increase and a cyclonic circulation is formed.

D 

ownwelling is generated on the western side of the canyon, whereas

upwelling of lower intensity is generated on the eastern side (Fig. 1a).

Nitrate concentration at 20 m depth (Fig. 2a) is everywhere lower than

the initial one, consistent with a net dow 

n 

ward motion within the

c 

a 

nyon. On either side of the canyon there are regions of upwelled

water of higher nitrate concentration. The region downstream of the

c 

a 

nyon presents the highest values (3-4 times higher than the initial

value). Simulations performed with a NE wind (10 m/s during 24

hours), show an increase of cyclonic vorticity and of vertical ve 

l 

o 

c 

i 

t 

i 

e 

s

over the canyon with upwelling almost compensating dow 

n 

w 

e 

l 

l 

i 

n 

g

motion (Fig. 1b). Nitrate distribution pattern presents higher va 

l 

u 

e 

s

over the canyon with respect to the no wind case. Increased upwelling

and wind driven turbulent mixing lead to a nitrate transport through the

nitracline. The regions of upwelled nitrate downstream and upstream of

the canyon are now confined on the slope domain. A drastic increase of

upwelling velocities and of nitrate concentration (6-7 times higher than

in the no wind case) is simulated within and around the Bay (Fig. 2b)

in agreement with field observations (2) (Fig.3). A phy 

t 

o 

p 

l 

a 

n 

k 

t 

o 

n

bloom often occurs within the bay with a chlorophyll concentration

maximum generally observed some days after the passage of a NE

wind. On the other hand, observations do not show such efficient nitrate

enrichment of the Bay during SW wind eve 

n 

t 

s 

.

References

1. Skliris N., Goffart A., Hecq J.H. and Djenidi S., 2001. Shelf-slope

exchanges associated with a steep submarine canyon off Calvi (Corsica,

NW Mediterranean Sea): a modeling approach.J. Geophys. Res.(under

revision).

2. Skliris N., Elkalay K., Goffart A., Frangoulis C. and Hecq J.H., 2001.

One-dimensional modelling of the plankton ecosystem of the north-west-

ern Corsican coastal area in relation to meterorological constraints. 

J. Mar .Syst., 27:337-362.

Fig. 1: Mean vertical velocities (m/s) in the upper 50m for the no

wind (a) andfor the NE wind(b)case.Thethicksolid and

dashed lines indicate upward and downward ?o 

w, respectively.

Thecontourintervalis0.0005m/s.The50-,

100-, 200-, 300-, 400- and 500-m isobaths are plotted with thin

solid lines.

Fig. 2: Horizontal nitrate distribution at 20m for the no wind (a)

and for the NE wind (b) case.

Fig. 3: Time variations of measured surface nitrate concentra-

tion (dots) and wind intensity (solid line) measured in the west-

ern part of the bay (7-21 March 1988). Headings indicate NE

and SW wind event (intensity higher than 7 m/s during at least

12 hours). 

ECOHYDRODYNAMICS RELATED TOTHE CALVI CANYON (CORSICA): A NUMERICAL STUDY.

N. Skliris*, A. Goffart, J.H. Hecq and S. Djenidi

Ecohydrodynamics, GHER, University of Liège, Liège, Belgium - n.skliris@wanadoo.be

Abstract

A 3-D, high resolution model is used to investigate the impact of the Calvi canyon on the ecohydrodynamics in early spring conditions.

Numerical runs are performed to simulate the nitrate distribution. Results show that the canyon topography generates high downwelling

(upwelling) in the western (eastern) part of the canyon. Downwelling is larger than upwelling within the canyon leading to a net down-

ward nitrate transport there, while upstream and downstream of the canyon there are regions of upwelled water richer in nitrate.

Simulations are performed for NE, upwelling favorable, wind conditions where data of nitrate concentration are available for model vali-

dation.

Keywords: Upwelling; Coastal models, Continental slope; Primary production.