Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

95

The Maltese Archipelago, consists of a group of small islands aligned in

a NW-SE direction, located close to the southeastern margin of the Sicilian

shelf. The islands are located at an oceanographically strategic position for

studying the in?uence of the Sicilian Channel in the exchange ?ow

between the two principal basins of the Mediterranean Sea. The sea level

data in the small Mellieha embayment (

˜

 1.5x3Km) cover the period

June1993-December1996 (43months). These measurements constitute the

first set of digitised sea level recordings in the Maltese Islands and were

collected as part of an ongoing research programme that will now form

part of MedGLOSS. Submitting the data to a tidal harmonic analysis by a

least square procedure [1] based on 61 constituents yields a maximum

range of only 20.6cm, on average, with a predominance of the semidiurnal

constituent (M2=6.04cm, 55°; S2=3.77cm, 62°; K1=0.7cm, 53°;

O1=0.78cm, 56°) and a Form Number of 0.15. The contribution of the

solar radiation tidal input is high (S

2

is 62.4% of M

2

), which is typical of

the Mediterranean. The main diurnal constituents K

1

, O

1

and P

1

are rela-

tively weaker in the region of the Maltese Islands compared to the Sicilian

shore to the North. These diurnal constituents cause the minor diurnal

inequalities.

Spectral analysis on the full data set is performed by using a Kaiser-

Bessel spectral window with 50% overlap. Different window sizes are used

for the lower and higher frequencies to permit an optimal resolution of the

long-period and short-period components respectively.Three main fre-

quency bands are noted: (i) the low frequency (long-period) band (LB) in

the range 0 - 0.8cpd (T(hours)>30); (ii) the tidal frequency band (TB) in

the range 0.8 - 4.8cpd (30>T(hours)>5); (iii) the long wave frequency

(short-period) band (SB) in the range 4.8cpd and upwards (T(hours)<5).

The energy distribution at different frequencies is expressed as a percent-

age of the total energy in the records (Table 1). The low frequency signals

carry 57.3% of the total energy.This explains that variations in atmo-

spheric pressure associated with mesoscale meteorological phenomena

produce a predominant effect on the sea level in the synoptic and sub-syn-

optic time scales. However, the response of the sea is non-isostatic [2] and

carries the signature of oceanographic conditions in the region as well as

that of non-local forcing resulting from intra-basin differences. Tidal ener-

gy inputs (35.8%) mainly result from the semi-diurnal component

(32.7%). The high frequency (>4.2cpd) inputs, are due to long period

waves in the form of coastal seiches, and contribute by 6.6%. This figure

is an average of the seiche energy over the whole time span covered by the

data series and greatly underestimates the real energy carried by these large

amplitude oscillations which occur as transient events lasting only for rel-

atively short spans of time (from a few hours to a couple of days). 

The phenomenology and generation of these non-tidal short period sea

level ?uctuations, known by local fishermen as the ‘milghuba’, are exten-

sively covered in [2]. These oscillations have now been observed to occur

all along the Northern coast of the Maltese archipelago. From the Malta

Channel Experiment [2] it is inferred that the longer period signals are

associated to longitudinal, latitudinal and mixed stationary modes that

develop on the highly irregular shaped continental shelf. The higher fre-

quency coastal seiches are characterised not only by eigenmodes pertain-

ing to inlets and bays on the coastal perimeter, but also by open sea modes

in the nearshore shelf areas.

The seasonal signal in the MSL, studied by monthly averages, is char-

acterised by a sea level maximum which generally occurs in October,

while a minimum occurs in March (Fig. 1). The maximum range between

the extreme levels can reach up to 0.35cm. However, the differences in size

and phase of the ?uctuations as well as the occurrence of fast variations

(such as the sharp rise in sea level in May 1996) are indicative of consid-

erable interannual variability. Comparison with sea level data covering the

period May 1990 to May 1991 in the Grand Harbour (only within a few

kilometres of distance from Mellieha Bay) show that during that year the

rise to maximum sea level in October was more gradual, while the mini-

mum occurred in January rather than March. 

The seasonal signal is also present, though less energetic, in the atmo-

spheric pressure. However, with the Inverse Barometer correction, the

MSL still retains a large part of its variability. Other factors besides air

pressure must thus be responsible. Seasonal winds and the piling of water

onshore as a result of storm surges can greatly contribute to the seasonal

sea level variations [3]. The MSL variations in Malta are however found to

be practically unrelated to the wind. Sea water temperature and baroclinic

phenomena such as steric effects can also be important factors. Using an

ECMWF climatology of net surface heat ?uxes for the Mediterranean, it is

found that steric effects produce changes in the MSL that have the right

phase compared to observations, but which are only about half in size to

the actual variations [4]. A great part of the seasonality observed in Malta

is thus believed to be non-local in nature and to predominantly carry the

signature of differences in meteo-marine conditions in the two main

Mediterranean basins. The simultaneous basin-wide sea level observations

within MedGLOSS will be useful to assess the extent to which this sea-

sonal variability can be attributed to adjustments in the mass balance of the

whole Mediterranean Sea.

Références

1. Murray M. T., 1964. A general method for the analysis of hourly

heights of the tide, International Hydrographic Review,41(2), 91-101.

2. Drago A. F., 1999. A study on the sea level variations and the

‘Milghuba’phenomenon in the coastal waters of the Maltese Islands,

Ph.D. thesis submitted to the School of Ocean and Earth Science,

University of Southampton.

3. Goldsmith V. and Gilboa M., 1987. Mediterranean sea level changes

from tide gauge records. Proc. 20th Int. Coastal Eng. Conf. A.S.C.E.,

N.Y., pp. 223-231.

4. Larnicol G., Le Traon P.Y.,Ayoub N. and De Mey P., 1995. Mean Sea

Level and Surface Circulation Variability of the Mediterranean Sea from

2Years of TOPEX/POSEIDON Altimetry,Journal of Geophysical

Research,Vol. 100, No. C12, 25,163-25,177.

SEA LEVEL VARIATIONS IN MELLIEHA BAY, MALTA

Aldo F. Drago

Physical Oceanography Unit, IOI-Malta Operational Centre, University of Malta, Msida, Malta - adra1@um.edu.mt

Abstract

Sea level variations in the northwestern coastal area of Malta are studied by a set of 2-minute sampled observations in Mellieha Bay.These

measurements constitute the longest time series of simultaneous water level and meteorological parameters in the Central Mediterranean.

Tidal and non-tidal oscillations are analysed over a wide range of frequencies. Large amplitude ?uctuations, known locally as the ‘mil-

ghuba’, carry substantial energy in the long wave frequency band 0.2–5cph. Strong seasonal non-eustatic ?uctuations in the MSL are char-

acterised by a high in the last months of the year followed by a typical sharp fall to a minimum in February/March.

Keywords:sea level, tides, waves, time series 

Frequency Band

%

Low frequency (<0.8cpd)

57.3

Diurnal (0.8-1.2cpd)

3.0

Semidiurnal (1.8-2.2cpd)

32.7

Quarter diurnal (3.8-4.2cpd)

0.06

High frequency (>4.2cpd)

6.6

Other

0.36

Table 1. Percentage energy distribution in Mellieha Bay.

Figure 1. Seasonal ?uctuations of monthly MSLin Mellieha Bay (Jun93