Watermass transformation processes and vortex dynamics in the Lofoten Basin of the Norwegian Sea

ProVoLo er et koordinert studium som tar sikte på å observere, forstå og kvantifisere de fundamentale prosessene som danner den oseanografiske strukturen i Lofotenbassenget.  Lofotenbassenget framstår som en fundamental aktør for vårt klima og fiskeri; bla fordi det varme og salte atlantiske vannet har sitt største varmetap i De nordiske hav i dette området. Lofotenbassenget er energetisk: det utmerker seg med høy kinetisk virvelenergi inklusiv sokkelskråningen assosiert med virvler avløst fra atlanterhavsstrømmen langs eggakanten og et maksimum i sentrum av bassenget kjennetegnet med en semin-permanent, dyp og stor virvel-Lofotenbasseng-virvelen (LBE).

Studien adresserer prosessen for vannmassetransformasjon i de tre særskilte og viktige regionene i Lofotenbassenget; den bratte sokkelskråningen, bassenget med ekstraordinært dypt atlantisk vann og front-området over den ujevne Mohnryggen.

Hovedproblemstillingen i ProVoLo er en kombinasjon av teori, numerisk modellering og et observasjonsprogram. Felt-komponentene består av målretta sommer- og vinter- prosess-tokt kombinert med utsetting av rigger, glidere og dype driftere.

Spesifikt er følgende hypoteser sentrale

- kant- og frontstrømmen som omkranser Lofotenbassenget, der begge bidrar betydelig til variabiliteten i energi, vannets egenskaper og dets blanding i bassenget

- virvel-indusert transport fra ustabiliteter i kant strømmen og relatert dynamikk er kritisk for varme og saltbudsjettet i bassenget

-virvelen i Lofotenbassenget (LBE) er en sentral komponent for vannmassetransformasjonen i bassenget

- stabilitet og levetid for LBE er påvirket av vertikal og horisontal blanding gjennom virvelen

- blanding gjennom fronten over Mohnryggen er betydelig

ProVoLo is a research project funded by the Research Council of Norway through the FRINATEK program, for the period between 01.01.2016 and 31.12.2019. The overall objective of ProVoLo is to describe and quantify the processes and pathways of energy transfer and mixing in the Lofoten Basin and their role in water mass transformation.

The Norwegian Atlantic Current is an important component of the ocean circulation system that transports warm and saline Atlantic Water toward the Arctic Ocean. These warm and nutrient-rich waters contribute to a milder climate, support the marine ecosystems and sustain the productive waters around Norway. Substantial transformations of this water mass occur along its poleward transit across the Nordic Seas. The Lofoten Basin in the Norwegian Sea is a remarkably energetic region, where a large and deep pool of warm and salty Atlantic Water accumulates. ProVoLo is a coordinated research project to support a comprehensive programme to observe, understand, and quantify the fundamental processes that shape the oceanographic structure of the Lofoten Basin. The role played by the Lofoten Basin in water mass transformation is increasingly being recognized, yet the understanding of the processes and pathways of energy transfer and mixing is incomplete.

ProVoLo addresses three connected geographical regions in the Lofoten Basin: the Norwegian slope off Lofoten Islands, the central basin with its persistent long-lived anticyclonic vortex (Lofoten Basin Eddy, LBE), and the Mohn Ridge where the Atlantic Water in the Lofoten Basin meets the cold and fresh waters of the Greenland Sea in a dynamic front. The main approach is a combination of theory, numerical modelling and an observational programme, which includes dedicated process cruises in summer and in winter coordinated with deployments of moorings, autonomous underwater gliders and subsurface and surface floats.

We hypothesize that i) the slope and the front currents bordering the Lofoten Basin each contribute significantly to the variability of energy, water properties and their mixing in the basin; ii) eddy-induced transport from the instability of the slope current, and sub-mesoscale dynamics are critical for constraining the lateral heat and salt fluxes; iii) the LBE is a crucial component of the water mass transformations; iv) the stability and lifetime of the LBE are affected by substantial isopycnal and diapycnal mixing across the rim of the LBE; v) submesoscale processes lead to substantial isopycnal/diapycnal mixing across the front over the Mohn Ridge.