2013 The International Institute for Sustainable Development

 

www.iisd.org   

       ©2013 The International Institute for Sustainable Development 

**Subject to final design and copy edit 

largely  confined  within  a  counterclockwise  current  that  transports  freshwater  along  the  coastline  to 

Hudson Strait and then to the Labrador Sea and the North Atlantic. Precipitation exceeds evaporation in 

the James Bay region, but over most of the complex the evaporation exceeds precipitation.  

 

The formation of seasonal ice  cover on the  Hudson Bay  Complex  also results in brine  rejection during 

freeze-up and the downward convection of denser and more saline waters. The sea-ice melt that adds 

freshwater to the sea surface during the spring/summer melt season reinforces the vertical stratification 

of  the  system.  Some  of  this  sea-ice  melt  combines  with  the  outflow  from  rivers  discharging  into  the 

complex.  Much  of  this  annual  input  of  freshwater  to  the  system  is  then  transported  in  the 

counterclockwise coastal current that moves northward along the Quebec coast of Hudson Bay before 

entering Hudson Strait, along the south coast of Hudson Strait and eventually reaching the Labrador Sea 

and the North Atlantic Ocean. St-Laurent, Straneo, Dumais, & Barber (2011) examine what happens to the 

freshwater runoff after in enters the Hudson Bay Complex.  

 

Freshwater and the seasonal ice cover play fundamental and defining roles in the Hudson Bay ecosystem. 

Stratification,  vertical  mixing,  circulation,  salinity,  heat  fluxes,  light  penetration,  nutrient  cycling  and 

biological productivity are all profoundly influenced by the freshwater in the system regardless of whether 

that freshwater is solid in the form of snow, ice or permafrost, or liquid derived from ice melt, rainfall or 

runoff from streams and rivers. The seasonal ice cover also makes for a much more continental climate 

throughout the region. Less ice cover will make for a less continental climate and an ocean system that is 

warmer, probably less stratified, less light and nutrient limiting and, perhaps, more productive.   

 

At the same time, less ice cover will be detrimental to the flora and fauna that are associated with this 

habitat. Reductions in the amount and duration of ice cover are recognized as being a threat to marine 

mammals such as the polar bears and ringed seals that depend on the land-fast ice cover along the coasts 

of the Hudson Bay Complex. Much less attention is usually given to the ice-dependent food web that is 

based, in large part, on algae that thrive within the sea ice and on its undersurface. The presence of a 

predictable and reliable ice cover is also essential for the aboriginal hunters and trappers who harvest 

mammals, fish and waterfowl associated with the sea ice.  

The Nelson and La Grande Rivers, which are now regulated for the production of hydroelectricity, are the 

two largest rivers entering the Hudson Bay Complex. Both have had their flows augmented by some of 

the largest river diversions on the planet and their maximum flows have been shifted from the annual 

freshet (May, June and July) to the winter months when the demands for electricity are greatest. Their 

combined  annual  discharges  account  for  about  a  third  of  the  annual  runoff  to  the  system,  but  during 

winter months they contribute almost two thirds of the total runoff. Clearly the shift in the volume and 

---

 

www.iisd.org   

       ©2013 The International Institute for Sustainable Development 

**Subject to final design and copy edit 

the annual runoff pattern from these rivers has some effect on coastal salinity and circulation and on the 

timing of the annual freshwater pulse that moves along the coast of Hudson Bay and eventually to the 

Labrador  Sea  and  North  Atlantic.  The  consequences  of  these  changes  in  the  freshwater  budget  on 

biological productivity and ocean circulation in, and beyond, Hudson Bay are not well understood.  

The La Grande River, after receiving major diversions from the Caniapiscau, Eastmain and Rupert rivers, 

is  now  the  largest  river  discharging  into  the  Hudson  Bay  Complex.  Its  pattern  of  discharge  has  been 

fundamentally  altered.  The  average  natural  monthly  flow  prior  to  regulation  (1960–1978)  was  1,703 

m³/second (Hydro-Québec and GENIVAR Group Conseil Inc., 2005) compared to an average monthly flow 

of about 4,000 m³/second after adding a flow of 450 m³/second from the diverted Rupert River (Messier, 

2002; Hydro-Quebec Production, 2004).  

The  seasonal  changes  are  much  more  dramatic.  The  five  lowest-flow  months  (December  to  April) 

averaged 725 m³/second, which is less than 20 per cent  of flows  now occurring during these months. 

Conversely, prior to regulation, the month of June was the month of peak flow (3,472 m³/second), which 

is similar to present mean flows during that month. The spring freshet, a natural feature of unregulated 

rivers in the region, is now gone and the maximum discharges now occur in the winter months to meet 

the  demand  for  electricity  users  in  southern  Quebec  and  the  northeastern  United  States.  While  the 

pattern of flow of the Nelson River, now the second largest discharge into the Hudson Bay Complex, has 

not been altered to the same degree as with the La Grande, it now has maximum discharges in the winter 

months. 

 

Granskog, Kuzyk, Azetsu-Scott and MacDonald (2011) provide important new insights into how the runoff 

and sea-ice melt inputs of freshwater are transported, stored and mixed within the system. The authors 

used oxygen 18 isotope and salinity measurements to differentiate freshwater originating from runoff 

from that due to ice melt. The ability to differentiate these different sources of freshwater in samples 

from throughout the complex provides a powerful tool for assessing the circulation, mixing, transport and 

residence times of water masses throughout the system. It also provides important insights into how the 

freshwater budget of the system is likely to respond under climate warming when runoff is expected to 

increase (Déry et al., 2011) and sea-ice melt to decline.    

 

Carmack  (2000)  discusses the  complex  ways  in which  the  freshwater  budget  of  the  Arctic  Ocean  is  so 

interwoven with Arctic climate and oceanography: 

 

The  study  of  Arctic  climate  is  truly  about  the  sources,  disposition  and  export  of  its  freshwater 

components.  As  such,  understanding  the  Arctic  Ocean’s  freshwater  budget  transcends  the 

---