Numerical Investigation of Diapycnal Mixing of the Kitikmeot Sea in the Southern Canadian Arctic Archipelago

Utilizing a $1/12<^>\circ$1/12 circle numerical model, we examine the diapycnal mixing patterns in the Kitikmeot Sea, a semi-enclosed water body within the southern Canadian Arctic Archipelago. The analysis reveals that mixing intensity near the sea surface varies seasonally, with effective diffusivity values ranging from $10<^>{-5}$10-5 to $10<^>{-3}\, {\rm m}<^>2\, {\rm s}<^>{-1}$10-3m2s-1, while away from the surface, the effective diffusivity remains relatively stable between $10<^>{-5}$10-5 and $10<^>{-4}\, {\rm m}<^>2\, {\rm s}<^>{-1}$10-4m2s-1. The seasonal fluctuations in surface mixing intensity are strongly influenced by ice coverage, which impacts both the stratification and the energy input to the surface driving the mixing process. Mixing energetics analysis indicates that the majority of energy contributing to the mixing processes are applied to the sea surface. During ice-free periods, wind-driven stirring dominates near-surface mixing with effective diffusivities of $10<^>{-5}$10-5 to $10<^>{-4}\, {\rm m}<^>2\, {\rm s}<^>{-1}$10-4m2s-1. Minimum near-surface effective diffusivity values occur in July and August, when the surface water is fresher and near-surface stratification is stronger due to spring freshet. Conversely, during ice-covered seasons, surface cooling and brine rejection primarily drive near-surface mixing, leading to effective diffusivities of $10<^>{-3}\, {\rm m}<^>2\, {\rm s}<^>{-1}$10-3m2s-1 or higher. In most cases, the observed mixing efficiency is within the range of what has been found in other regions of the Arctic Ocean. [Traduit par la rcedaction] En utilisant un modele numerique $1/12<^>\circ$1/12 circle, nous examinons les schemas de melange diapycniques dans la mer de Kitikmeot, une masse d'eau semi-fermee situee dans le sud de l'archipel Arctique canadien. L'analyse revele que l'intensite du melange pres de la surface de la mer varie selon les saisons, avec des valeurs de diffusivite effective allant de $10<^>{-5}$10-5 a $10<^>{-3}\, {\rm m}<^>2\, {\rm s}<^>{-1}$10-3m2s-1, tandis que loin de la surface, la diffusivite effective reste relativement stable entre $10<^>{-5}$10-5 et $10<^>{-4}\, {\rm m}<^>2\, {\rm s}<^>{-1}$10-4m2s-1. Les fluctuations saisonnieres de l'intensite du melange de surface sont fortement influencees par la couverture de glace, qui a une incidence a la fois sur la stratification et sur l'apport d'energie a la surface qui alimente le processus de melange. L'analyse energetique du melange indique que la majorite de l'energie contribuant aux processus de melange est appliquee a la surface de la mer. Pendant les periodes sans glace, l'agitation causee par le vent domine le melange pres de la surface avec des diffusivites effectives de $10<^>{-5}$10-5 a $10<^>{-4}\, {\rm m}<^>2\, {\rm s}<^>{-1}$10-4m2s-1. Les valeurs minimales de diffusivite effective pres de la surface se produisent en juillet et en aout, lorsque les eaux de surface sont plus fraiches et que la stratification pres de la surface est plus forte en raison de la crue printaniere. Inversement, pendant les saisons ou la glace est presente, le refroidissement de la surface et le rejet de saumure sont les principaux moteurs du melange pres de la surface, ce qui conduit a des diffusivites effectives de $10<^>{-3}\, {\rm m}<^>2\, {\rm s}<^>{-1}$10-3m2s-1 ou plus. Dans la plupart des cas, l'efficacite de melange observee se situe dans la fourchette de ce qui a ete trouve dans d'autres regions de l'ocean Arctique.