Declining Oxygen on the British Columbia Continental Shelf

The first thorough examination of oxygen concentrations in Canadian waters of the Pacific Ocean reveals several patterns in space and time. Sub-surface concentrations of oxygen tend to be lower in shelf waters than in deep-sea waters on the same isopycnal and lower in southern waters of the continental shelf than farther north. The lowest near-bottom concentration was 0.7 ml L^?1 (31 μmol kg^?1) in mid-shelf waters in summer off southwest Vancouver Island in the Juan de Fuca Eddy region. Oxygen concentration there declined at a rate of 0.019 ml L^?1 y^?1 (0.83 μmol kg^?1 y^?1) from 1979 to 2011. This decline is attributed mainly to changes in oxygen concentrations on the same density surfaces, rather than to changes in the depth of constant-density surfaces. A numerical simulation of ocean currents and nutrient concentrations in and surrounding the Juan de Fuca Eddy in summer reveals persistent upwelling into the centre of this eddy and slow bottom currents within the eddy. Upwelled water at bottom of the Juan de Fuca Eddy has water properties associated with the California Undercurrent on the 26.6 sigma-t surface at 200 m depth, where oxygen concentration is typically 2.0 ml L^?1 (87 μmol kg^?1) and declined at a rate of 0.025 ml L^?1 y^?1 (1.1 μmol kg^?1 y^?1) from 1981 to 2011, mainly as a result of changes on constant-density surfaces rather than to uplifting isopycnals. We propose that upwelling advects deep, oxygen-poor water onto the continental shelf bottom, and the slow bottom currents allow time for oxidation of organic material in bottom waters to further reduce the oxygen concentration.

RÉSUMÉ?Traduit par la rédaction] Le premier examen approfondi des concentrations d'oxygène dans les eaux canadiennes de l'océan Pacifique révèle plusieurs configurations dans le temps et dans l'espace. Les concentrations d'oxygène sous la surface ont tendance à être plus faibles dans les eaux de la plate-forme continentale que dans les eaux de l'océan profond sur la même isopycne et plus faibles dans les eaux du sud de la plate-forme que plus loin au nord. La concentration la plus faible près du fond était de 0.7 ml L^?1 (31 μmol kg^?1) dans les eaux du milieu de la plate-forme en été au large du sud-ouest de l’île de Vancouver dans la région du remous de Juan de Fuca. Les concentrations en oxygène à cet endroit ont diminué au rythme de 0.019 ml L^?1 a^?1 (0.83 μmol kg^?1 a^?1) entre 1979 et 2011. Cette diminution est principalement attribuée aux changements dans les concentrations d'oxygène sur les surfaces d’égale densité plutôt qu'aux changements dans la profondeur des surfaces de densité constante. Une simulation numérique des courants océaniques et des concentrations de nutrients dans le remous de Juan de Fuca et dans les régions avoisinantes en été révèle des remontées d'eau froide persistantes vers le centre de ce remous et des courants de fond lents à l'intérieur du remous. L'eau qui a remonté au fond du remous de Juan de Fuca a des propriétés liées au sous-courant de Californie sur la surface sigma–t 26.6 à une profondeur de 200 m, où la concentration en oxygène est normalement de 2.0 ml L^?1 (87 μmol kg^?1), et a diminué au taux de 0.025 ml L^?1 a^?1 (1.1 μmol kg^?1 a^?1) de 1981 à 2011, principalement à cause des changements sur les surfaces de densité constante plutôt que du soulèvement des isopycnes. Nous pausons l'hypothèse que les remontées d'eau advectent des eaux profondes pauvres en oxygène au bas de la plate-forme continentale et que les lents courants de fond donnent le temps à l'oxydation de la matière organique dans les eaux de fond, ce qui réduit davantage la concentration de l'oxygène.