Shallow Water Dissipation Processes for Wind Waves off the Mackenzie Delta

This study focuses on two physical processes for waves in shallow waters off the Mackenzie Delta: bottom friction and depth-induced breaking terms. We use field observations of winds and waves, the state-of-the-art Simulating Waves Nearshore (SWAN) model, and reanalysis wind and wave data. The two field observation periods are an August 2008 field experiment, during which in situ field data were collected, and an Arctic storm when data were recorded by buoy measurements from 4 to 6 August 1991. Wind and wave development processes are analyzed during these two periods with comparisons to observed winds and waves. Our analyses show that bottom friction is the main shallow water physical process during the August 2008 field experiment, whereas depth-induced breaking is the dominant shallow water physical process during the 4–6 August 1991 storm, in conjunction with the effects of bottom friction. The SWAN wave model is used to investigate the shallow water physical processes during these two observation periods. Simulation results indicate that the model can give reasonable results, with an appropriate Collins coefficient of 0.006 and a wave breaking parameter of 0.55 to represent bottom friction and depth-induced breaking physics, respectively.

RÉSUMÉ?Traduit par la rédaction] Cette étude porte sur deux processus physiques concernant les vagues dans les eaux peu profondes au large du delta du Mackenzie : les termes du frottement contre le fond et du déferlement lié à la profondeur. Nous utilisons des observations du vent et des vagues, le modèle d'avant-garde SWAN (Simulating Waves Nearshore) et des données de vent et de vagues réanalysées. Les deux périodes d'observations sont une expérience sur le terrain réalisée en août 2008, au cours de laquelle des données de terrain ont été recueillies, et une tempête arctique lors de laquelle des mesures faites par bouée du 4 au 6 août 1991 ont été enregistrées. Nous analysons les processus dévolution du vent et des vagues durant ces deux périodes, et comparons avec le vent et les vagues observées. Nos analyses montrent que le frottement contre le fond est le processus physique en eaux peu profondes le plus important durant l'expérience sur le terrain d'août 2008, alors que le déferlement lié à la profondeur est le processus physique en eaux peu profondes dominant pendant la tempête arctique du 4 au 6 août 1991, en combinaison avec les effets du frottement contre le fond. Nous nous servons du modèle de vagues SWAN pour étudier les processus physiques en eaux peu profondes durant ces deux périodes d'observations. Les résultats des simulations indiquent que le modèle peut donner des résultats raisonnables, avec un coefficient de Collins approprié de 0,006 et un paramètre de déferlement de 0,55 pour représenter la physique du frottement contre le fond et du déferlement lié à la profondeur, respectivement.