The Canadian Fourth Generation Atmospheric Global Climate Model (CanAM4). Part I: Representation of Physical Processes

The Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma) has developed the fourth generation of the Canadian Atmospheric Global Climate Model (CanAM4). The new model includes substantially modified physical parameterizations compared to its predecessor. In particular, the treatment of clouds, cloud radiative effects, and precipitation has been modified. Aerosol direct and indirect effects are calculated based on a bulk aerosol scheme. Simulation results for present-day global climate are analyzed, with a focus on cloud radiative effects and precipitation. Good overall agreement is found between climatological mean short- and longwave cloud radiative effects and observations from the Clouds and Earth's Radiant Energy System (CERES) experiment. An analysis of the responses of cloud radiative effects to variations in climate will be presented in a companion paper.

[Traduit par la rédaction] Le Centre canadien de la modélisation et de l'analyse climatique (CCmaC) a mis au point la quatrième génération du modèle canadien de circulation générale de l'atmosphère (CanAM4). Le nouveau modèle comprend des paramétrisations physiques passablement modifiées comparativement à son prédécesseur. En particulier, le traitement des nuages, des effets radiatifs des nuages et des précipitations a été modifié. Les effets directs et indirects des aérosols sont calculés à l'aide d'un schéma d'aérosols en bloc. Nous analysons des résultats de simulation pour le climat général du jour présent en mettant l'accent sur les effets radiatifs des nuages et les précipitations. Nous trouvons un bon accord général entre la moyenne climatologique des effets radiatifs des nuages pour les courtes et les grandes longueurs d'onde et les observations de l'expérience CERES (Clouds and Earth's Radiant Energy System). Une analyse de la réponse des effets radiatifs des nuages aux variations du climat sera présentée dans un article connexe.     

Drought and Associated Cloud Fields over the Canadian Prairie Provinces

Little is known about clouds during drought. From 1999 to 2005 the Canadian Prairies experienced one of the most severe and prolonged droughts in the historical record. This study characterizes clouds during drought in the Canadian Prairie provinces with a particular focus on this recent drought.

Drought severity was determined using the Standardized Precipitation Index (SPI) based on monthly precipitation on a 1° × 1° grid. Cloud fields from the National Aeronautics and Space Administration/Global Energy and Water Experiment's (NASA/GEWEX) Surface Radiation Budget database were used to examine overall cloud amount, optical thickness, and top-of-the-atmosphere albedo. Anomalies in monthly precipitation in the satellite record from 1984 to 2004, with an emphasis on the recent drought from 1999 to 2004, were related to anomalies in cloud fields.

During drought, a decrease in cloud amount was observed. During the spring and summer months of the 1999–2004 drought, for example, the observed cloud cover fraction decreased by approximately 7% between severely wet and severely dry conditions. There was, however, large month-to-month and spatial variability, and the correlation of cloud cover fraction anomaly with precipitation was weak. A higher correlation was found between the top-of-the-atmosphere albedo and precipitation. The occurrence of thick clouds and clouds of medium thickness did decrease with drought severity. These trends also applied to subregions within the overall domain. These observations further the understanding of the role of clouds in feedback mechanisms during drought.

R ésumé ?[Traduit par la rédaction] On sait peu de choses à propos des nuages durant les sécheresses. De 1999 à 2005, les Prairies canadiennes ont connu l'une des périodes de sécheresse les plus longues et les plus intenses depuis que l'on tient des relevés. La présente étude porte sur les nuages durant les périodes de sécheresse dans les Prairies canadiennes, en mettant l'accent sur les sécheresses récentes.

Nous avons déterminé l'intensité des sécheresses au moyen de l'indice de précipitations normalisé (SPI) fondé sur les précipitations mensuelles sur une grille de 1° × 1°. Nous avons étudié les champs de nuages obtenus de la base de données du bilan radiatif de la surface du GEWEX (Expérience mondiale sur les cycles de l'énergie et de l'eau) de la NASA pour examiner l'étendue générale des nuages, l'épaisseur optique et l'albédo du sommet de l'atmosphère. Nous avons mis en relation les anomalies dans les précipitations mensuelles d'après les données satellitaires de 1984 à 2004, en mettant l'accent sur la sécheresse récente de 1999 à 2004, avec les anomalies dans les champs de nuages.

Pendant les sécheresses, nous avons noté une diminution de l'étendue des nuages. Durant les mois de printemps et d'été de la période de sécheresse de 1999 à 2004, par exemple, la fraction de couverture du ciel observée a diminué d'environ 7 % entre les conditions très humides et très sèches. Cependant, la variabilité intermensuelle et spatiale est grande, et la corrélation de l'anomalie de la fraction de couverture nuageuse avec les précipitations est faible. Nous avons trouvé une meilleure corrélation entre l'albédo du sommet de l'atmosphère et les précipitations. La quantité de nuages épais et de nuages d'épaisseur moyenne diminuait quand l'intensité de la sécheresse augmentait. Ces tendances s'observent aussi dans les sous-régions à l'intérieur domaine général. Ces observations permettent de mieux comprendre le rôle des nuages dans les mécanismes de rétroaction au cours des sécheresses.     

Lapse Rate Adjustments of Gridded Surface Temperature Normals in an Area of Complex Terrain: Atmospheric Reanalysis versus Statistical Up-Sampling

The applicability of elevation-regression based interpolation methods for long-term temperature normals, for example the Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model (PRISM), becomes increasingly limited in data sparse, complex terrain such as that found in mountainous British Columbia (BC), Canada. Recent methods to improve both the resolution and accuracy of interpolation models have focused on the development of “up-sampling” algorithms based on local lapse rate adjustments to the original interpolated surfaces. Lapse rates can be derived from statistical models (e.g., elevation-based polynomial regression equations) or dynamical models (e.g., vertical temperature profiles from numerical weather prediction (NWP) models). This study compares a widely used statistical up-sampling algorithm, ClimateBC, with two NWP reanalysis products, the National Centers for Environmental Prediction/National Corporation for Atmospheric Research, Reanalysis 1 (NCEP1) and the more modern European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis Interim (ERA-Interim). Thirty-year climate normals for maximum and minimum temperatures were calculated using statistical up-sampling and NWP lapse rate adjustments to existing PRISM-based climate normals at a subset of stations in BC. Specifically, up-sampling model evaluation was performed using 1951–80 climate normals from an independent set of 54 surface stations (1 m to 2347 m) which were not included in the PRISM interpolation or assimilated into the NWP reanalysis products. All models performed similarly for minimum temperature, which showed only a slight improvement over PRISM. For maximum temperature, ClimateBC, NCEP1 and ERA-Interim all performed significantly better than PRISM, in particular during spring and summer. The ERA-Interim reanalysis outperformed NCEP1 in almost all months. The results suggest that lapse rate adjustment algorithms based on reanalysis products will have greater potential as progress continues on developing NWP components.

R ésumé ?[Traduit par la rédaction] L'application des techniques d'interpolation par régression en fonction de l'altitude pour les normales de température à long terme, comme le Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model (PRISM), devient très difficile dans les régions accidentées pour lesquelles on dispose de données insuffisantes, par exemple les secteurs montagneux de la Colombie-Britannique (C.-B.) au Canada. Les toutes dernières méthodes destinées à augmenter le degré de résolution des modèles d'interpolation et leur précision reposent sur la conception d'algorithmes d’échantillonnage vertical fondés sur l'ajustement des surfaces interpolées originales au moyen du gradient vertical local. Nous pouvons établir les gradients verticaux à partir de modèles statistiques (p. ex., des équations de régression polynomiales en fonction de l'altitude) ou de modèles dynamiques (p. ex., des profils verticaux de température à partir de modèles de prévision numérique du temps (PNT)). Dans la présente étude, nous comparons un algorithme d’échantillonnage vertical statistique communément utilisé, le programme ClimateBC, à deux produits de réanalyse de PNT, celle des National Centres for Environmental Prediction/National Corporation for Atmospheric Research Reanalysis 1 (NCEP1), et la réanalyse provisoire (ERA-Interim) du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF). Les normales climatiques de trente ans pour les températures maximums et minimums ont été calculées en appliquant la méthode d’échantillonnage vertical statistique et l'ajustement du gradient obtenu par PNT aux normales climatiques établies à partir du PRISM pour un sous-ensemble de stations en Colombie-Britannique. Plus particulièrement, nous avons procédé à l’évaluation du modèle d’échantillonnage vertical en nous servant des normales climatiques (1951–1980), pour un ensemble de 54 stations d'observation en surface indépendantes (1?m à 2347?m), exclues du modèle d'interpolation PRISM et des produits de réanalyse de PNT. Pour tous les modèles, nous avons obtenu des résultats comparables pour la température minimum, soit une légère amélioration seulement par rapport au PRISM. Pour la température maximum, nous avons obtenu avec ClimateBC, NCEP1 et ERA-Interim, des résultats nettement plus probants qu'avec PRISM, notamment au printemps et en été. Les réanalyses ERA-Interim ont donné de meilleurs résultats que NCEP1 pour pratiquement tous les mois. D'après ces résultats, le potentiel des algorithmes d'ajustements des gradients verticaux de température, établis à partir de produits de réanalyse se renforcera à mesure que les composantes de PNT se développeront.     

Simulation de l'énergie solaire au sol

Résumé

Le régime journalier du rayonnement solaire global au sol a été reconstitué aux six stations du réseau radiométrique de base canadien situées au Québec à l'aide d'un modèle numérique simulant le transfert de l'énergie solaire à travers l'atmosphère. Les données d'humidité atmosphérique, de trouble atmosphérique et d'albédo au sol ont été interpolées dans le temps et l'espace à partir de la climatologie mensuelle connue de ces champs. La nébulosité a été tirée des séquences horaires des durées d'ensoleillement observées à ces mêmes stations et échelonnées sur une même période de 974 jours. On a estimé les limites de précision du modèle en déterminant l'erreur quadratique moyenne entre la valeur calculée et mesurée pour 1, 2, 3, … et 20 jours consécutifs. On a ainsi trouvé que l'erreur quadratique moyenne diminue rapidement pour les regroupements de 1 à 10 jours et se stabilise pour les périodes plus longues. L'amplitude de l'erreur quadratique moyenne varie saisonnièrement et latitudinalement étant en général plus faible en été et au sud. La variabilité des valeurs journalières simulées n'est que légèrement supérieure à celle des données journalières mesurées. Il est démontré finalement que l'utilisation journalière des résultats du modèle est préférable à l'utilisation de la climatologie du régime solaire.     

L'angle de chute au sol de la grêle

Résumé

Cette étude présente des résultats expérimentaux sur les effets du vent et de l'échantillonnage sur la mesure de l'intensité des chutes de grêle, et suggère des thèmes de discus non pour l'Atelier.

L'angle moyen de chute des grêlons, mesuré à partir de la verticale, est un indice significatif de l'augmentation de l'énergie cinétique due à la vitesse du vent au sol. En Italie, au cours des années 1972–1975, 61% des observations révèlent un effet important des vents. Au cours d'un été de Grossversuch IV en Suisse, 41% des observations révèlent aussi de tels effets. Ces observations ont été faites à l’ aide de grêlimètres à cinq faces (hailcubes). On propose un plus grand effort pour rendre possible une estimation des effets du vent à l'aide de grélimètres horizontaux, peut être en utilisant, comme mesure principale, le rapport de la longueur sur la largeur des empreintes faites par les grêlons de la classe centrale de dimensions qui a touché les grêlimètres.

Des résultats sur des mesures juxtaposées du nombre de grêlons, par intervalle donnée de diamètres, et d'énergie cinétique sont aussi présentées. Ces mesures soulignent les erreurs dues à l'échantillonnage qui peuvent être considérables, spécialement pour les gros grêlons naturellement moins nombreux.     

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.     

Comparisons of the Thermal Effects of the Tibetan Plateau with NCEP-I and ERA-40 Reanalysis Data

Because of a lack of sufficient observations over the Tibetan Plateau (TP), the measurement of the strength of the thermal effects of the TP is a challenging issue, yet of crucial importance for climate research. In this study, two sets of daily reanalysis data (1979–2001) from the National Centers for Environmental Prediction reanalysis version 1 (NCEP-I) and the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts 40-year Reanalysis data (ERA-40) are used to calculate the atmospheric diabatic heating effects of the TP and the adjacent regions with an inverse algorithm. The observational data obtained from the recent atmospheric experiments over the TP are applied to verify and evaluate the results from NCEP-I and ERA-40 reanalysis data, respectively. It is found that the ERA-40 results are closer to the observations in terms of the structure and seasonal variation of the vertical profile of the diabatic heating over the TP. The horizontal distributions of the apparent heat source are quite reasonable over Asia for both the NCEP-I and ERA-40 results.

RÉSUMÉ?[Traduit par la rédaction] À cause d'un manque d'observations sur le plateau tibétain, la mesure de la force des effets thermiques du plateau tibétain est un problème difficile tout en étant d'importance cruciale pour la recherche climatique. Dans cette étude, nous utilisons deux ensembles de données quotidiennes de réanalyse (1979–2001) issues de la version 1 de la réanalyse des National Centers for Environmental Prediction (NCEP-I) ainsi que les données de réanalyse de 40 ans du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ERA-40) pour calculer les effets du réchauffement atmosphérique diabatique sur le plateau tibétain et les régions adjacentes au moyen d'un algorithme inverse. Nous appliquons les données d'observation recueillies lors des récentes expériences atmosphériques sur le plateau tibétain pour vérifier et évaluer ces résultats des données de réanalyse de NCEP-I et ERA-40, respectivement. Nous trouvons que les résultats de ERA-40 sont plus proches des observations en ce qui concerne la structure et la variation saisonnière du profil vertical du réchauffement diabatique sur le plateau tibétain. Les distributions horizontales de la source de chaleur apparente sont très raisonnables au-dessus de l'Asie, tant pour les résultats de NCEP-I que de ERA-40.     

Long-Term Variability of Volume and Heat Transport in the Nordic Seas: A Model Study

This article presents results from a model study of interannual and decadal variability in the Nordic Seas. Fifty years of simulations were conducted in an initial condition ensemble mode forced with the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis. We studied two major events in the interannual and interdecadal variability of the Nordic Seas during the past fifty years: the Great Salinity Anomaly in the 1960s and early 1970s and the warming of the Arctic and subarctic oceans in the late 1990s.

Previous studies demonstrated that the Great Salinity Anomaly observed in the subarctic ocean in 1960 was originally generated by intensified sea-ice and freshwater inflow from the Arctic Ocean. Our model results demonstrate that the increase in the transport of fresh and cold waters through Fram Strait in the 1960s was concurrent with a reduction in the meridional water exchange over the Greenland–Scotland Ridge. The resulting imbalance in salinity and heat fluxes through the strait and over the ridge also contributed to the freshening of the water masses of the Nordic Seas and intensified the Great Salinity Anomaly in the Nordic Seas.

The warming of the Atlantic Waters in the Nordic Seas and Arctic Ocean during the past two decades had an important impact on the variability of these two ocean basins. Some previous observational and model studies demonstrated that the warming of the subpolar Atlantic Ocean in the late 1990s and the meridional transport of the Atlantic Water mass (AW) into the Nordic Seas and Arctic Ocean contributed to this process. At the same time, observations show that the warming of the AW in the Nordic Seas started in the 1980s (i.e., earlier than the warming of the subpolar North Atlantic Ocean). Our model results suggest that this process was triggered by an imbalance in the lateral heat fluxes through Fram Strait and over the Greenland–Scotland Ridge. In the late 1980s the AW transport over the Greenland–Scotland Ridge was stronger than normal while the exchange through Fram Strait was close to normal. The related imbalance in the lateral heat fluxes through the strait and over the ridge warmed the Nordic Seas and caused an increase in the temperature of the AW inflow to the Arctic Ocean in the late 1980s (i.e., about a decade earlier than the warming of the source of the AW in the subpolar North Atlantic Ocean). Thus the model results suggest that the imbalance in lateral heat and salinity fluxes through the strait and over the ridge connecting the Nordic Seas to the North Atlantic and Arctic oceans could amplify the interannual variability in the subarctic ocean.

[Traduit par la rédaction] Cet article présente les résultats d'une étude par modèle de la variabilité interannuelle et décennale dans les mers nordiques. Nous avons effectué des simulations sur une période de cinquante ans en mode d'ensemble de conditions initiales forcé avec les réanalyses des NCEP (National Centers for Environmental Prediction). Nous avons étudié deux événements majeurs survenus dans la variabilité interannuelle et décennale des mers nordiques au cours des cinquante dernières années : la grande anomalie de salinité des années 1960 et du début des années 1970 et le réchauffement des océans Arctique et subarctique vers la fin des années 1990.

Des études précédentes ont démontrées que la grande anomalie de salinité observée dans l'océan subarctique en 1960 a été causée par une intensification de l'apport de glace de mer et d'eau douce depuis l'océan Arctique. Les résultats que nous avons obtenus du modèle montrent que l'accroissement du transport d'eau douce et froide à travers le détroit de Fram dans les années 1960 s'est produit en même temps qu'une réduction dans l’échange méridien d'eau au-dessus de la crête Groenland–Écosse. Le déséquilibre résultant dans les flux de salinité et de chaleur à travers le détroit et au-dessus de la crête a aussi contribué à l'adoucissement des masses d'eau des mers nordiques et a intensifié la grande anomalie de salinité dans les mers nordiques.

Le réchauffement des eaux atlantiques dans les mers nordiques et dans l'océan Arctique au cours des deux dernières décennies a eu un impact important sur la variabilité de ces deux bassins océaniques. Des études observationnelles et par modèle précédentes ont établi que le réchauffement de l'océan Atlantique subpolaire dans les années 1990 et le transport méridien de la masse d'eau atlantique dans les mers nordiques et dans l'océan Arctique ont contribué à ce processus. En même temps, les observations montrent que le réchauffement des eaux atlantiques dans les mers nordiques a commencé dans les années 1980 (c.–à–d. plus tôt que le réchauffement de l'océan Nord-Atlantique subpolaire). Les résultats du modèle suggèrent que ce processus a été déclenché par un déséquilibre dans les flux de chaleur latéraux à travers le détroit de Fram et au-dessus de la crête Groenland–Écosse. À la fin des années 1980, le transport des eaux atlantiques au-dessus de la crête Groenland–Écosse était plus fort que la normale alors que l’échange à travers le détroit de Fram était près de la normale. Le déséquilibre résultant dans les flux de chaleur latéraux à travers le détroit et au-dessus de la crête a réchauffé les mers nordiques et causé une augmentation de la température des eaux atlantiques parvenant à l'océan Arctique à la fin des années 1980 (c.-à-d. environ une décennie avant le réchauffement de la source d'eaux atlantiques dans l'océan Nord-Atlantique subpolaire). Donc, les résultats du modèle suggèrent que le déséquilibre dans les flux de chaleur et de salinité latéraux à travers le détroit et au-dessus de la crête reliant les mers nordiques à l'Atlantique Nord et à l'Arctique pourrait amplifier la variabilité interannuelle dans l'océan subarctique.     

Simulating the Carbon Cycling of Northern Peatlands Using a Land Surface Scheme Coupled to a Wetland Carbon Model (CLASS3W-MWM)

Northern peatlands store approximately one-third of the terrestrial soil carbon (C), although they cover only 3% of the global land mass. Northern peatlands can be subdivided into bogs and fens based on their hydrology and biogeochemistry. Peatland hydrology and biogeochemistry are tightly coupled to climate and, therefore, may be very sensitive to climate variability and change. To address the fate of the large peatland soil C storage under a future changed climate, a peatland C model, the McGill Wetland Model (MWM), was coupled to a land surface climate model (the wetland version of the Canadian Land Surface Scheme, CLASS3W), referred as CLASS3W-MWM. We evaluated the CLASS3W-MWM for a bog (Mer Bleue, located at 45.41°N, 75.48°W, in eastern Canada) and a poor fen (Degerö Stormyr, located at 64°11′N, 19°33′E, in northern Sweden).

CLASS3W-MWM captured the magnitude and direction of the present day C cycling very well for both bogs and fens. Moreover, the seasonal and interannual variability were reproduced reasonably well. Root mean square errors (RMSE) were <0.65 and the degree of agreements (d*) were >0.8 for the components of net ecosystem production (NEP) for both the Mer Bleue bog and the Degerö Stormyr fen. The performance of the coupled model for both bog and fen is similar to that of the stand-alone MWM driven by observed weather rather than simulated surface and soil climate. This modelling study suggests that northern peatlands are hydrologically and thermally conservative ecosystems. It was also shown that C cycling for bogs and fens was more sensitive to changes in air temperature than precipitation. Changes in temperature within the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) projected range switch the peatlands from a present-day C sink to a source, but projected changes in precipitation still maintain the peatlands as a C sink, although to a somewhat lesser degree. Increase in atmospheric CO₂ concentration enhances C sequestration for both bogs and fens. Our sensitivity analysis suggests that northern peatlands respond to changes in temperature, precipitation and doubled CO₂ concentration in a highly non-linear way. The sensitivity of C cycling in northern peatlands with respect to changes in air temperature, precipitation and the concentration of atmospheric CO₂ together is not a simple addition or subtraction of the sensitivity of the individual changes. Therefore, the sensitivity of a combination of changes in temperature, precipitation and doubled CO₂ concentration is very different from the sensitivity of peatlands to each environmental variable on their own. Our sensitivity analysis suggests that fens have a narrower tolerance to climate changes than bogs.

RÉSUMÉ [Traduit par la rédaction] Les tourbières du Nord renferment approximativement le tiers du carbone se trouvant dans le sol terrestre, même si elles ne couvrent que 3% des terres du globe. On peut subdiviser les tourbières du Nord en tourbières hautes et en tourbières basses selon leur hydrologie et leur biogéochimie. L'hydrologie et la biogéochimie des tourbières sont intimement liées au climat et peuvent donc être très sensibles à la variabilité et au changement climatique. Pour étudier comment évoluera le stockage du carbone dans les grands terrains tourbeux sous un climat futur modifié, nous avons couplé un modèle de carbone de tourbière, le McGill Wetland Model (MWM), à un modèle climatique de surface terrestre (la version terres humides du CLASS3W canadien), c'est-à-dire le CLASS3W–MWM. Nous avons évalué le CLASS3W–MWM pour une tourbière haute (Mer Bleue, situé à 45,41°N, 75,48°O, dans l'est du Canada) et pour une tourbière basse ombrotrophe (Degerö Stormyr, situé à 64°11′N, 19°33′E, dans le nord de la Suède).

Le CLASS3W–MWM a très bien capturé la grandeur et la direction du recyclage actuel du carbone, tant pour les tourbières hautes que pour les tourbières basses. De plus, la variabilité saisonnière et interannuelle a été raisonnablement bien reproduire. Les écarts-types étaient <0,65 et les degrés de concordance (d*) étaient >0,8 pour les composantes de la production nette de l’écosystème tant pour la tourbière haute Mer Bleue que pour la tourbière basse Degerö Stormyr. La performance du modèle couplé pour la tourbière haute et la tourbière basse est semblable à celle du MWM autonome piloté par des conditions observées plutôt que par un climat simulé de la surface et du sol. Cette étude par modèle suggère que les tourbières du Nord sont des écosystèmes hydrologiquement et thermiquement conservatifs. Il a aussi été démontré que le recyclage du carbone pour les tourbières hautes et basses était plus sensible aux changements dans la température de l'air que dans les précipitations. Des changements de température de l'ordre de ceux projetés par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) font que les actuels puits de carbone que constituent les tourbières se transforment en sources, mais les changements projetés dans les précipitations maintiennent encore les tourbières comme des puits de carbone, quoique dans une moindre mesure. L'accroissement de la concentration du CO₂ atmosphérique améliore la séquestration du carbone à la fois pour les tourbières hautes et les tourbières basses. Notre analyse de sensibilité suggère que les tourbières du Nord réagissent aux changements dans la température et les précipitations et à une concentration doublée de CO₂ d'une façon fort peu linéaire. La sensibilité du recyclage du carbone dans les tourbières du Nord par rapport aux changements dans la température de l'air, les précipitations et la concentration du CO₂ atmosphérique ensemble n'est pas une simple addition ou soustraction de la sensibilité aux changements individuels. Par conséquent, la sensibilité à une combinaison de changements dans la température et les précipitations et à une concentration doublée de CO₂ est très différente de la sensibilité des tourbières à chaque variable environnementale prise seule. Notre analyse de sensibilité suggère que les tourbières basses ont une plus faible tolérance aux changements climatiques que les tourbières hautes.     

Extreme Waves and Wave Run-up in Halifax Harbour under Climate Change Scenarios

The tendency for rising sea levels, combined with changes in the frequency and intensity of extreme storm events raises the potential for flooding and inundation of coastal locations such as Halifax Harbour, in the context of climate change. In this study, we consider three scenarios for extreme high water levels based on climate change scenarios and estimates for land subsidence, rising mean sea levels, and return period analysis for extreme events (from previous studies). We also investigate the effect of ocean waves on these estimates for extreme high water levels. Because the most damaging storm to make landfall in Nova Scotia over the last century was Hurricane Juan (2003), it was chosen to simulate the extreme case of storm-generated waves and wave run-up in Halifax Harbour. To simulate waves generated by Hurricane Juan, a nested-grid system consisting of two modern state-of-the-art operational wave models was used. High quality winds were used to drive the wave models, and the simulations used recently updated high resolution coastal bathymetry. Observed water elevation changes in Halifax Harbour were used in wave model simulations of Hurricane Juan. The Federal Emergency Management Agency's (FEMA) run-up model is used to estimate wave run-up elevation, which is validated with recorded high water observations along the coastline. Simulated waves and wave run-up elevations for Hurricane Juan suggest that the maximum significant wave heights at the mouth of the Harbour were 9.0 m, and the wave run-up was as high as 2.0 m along the shoreline of Halifax Harbour. In this way, we estimated the impact of waves and wave run-up on extreme high water elevations for three climate change scenarios in Halifax Harbour, under worst-case conditions. The sensitivity of these estimates is analyzed for different water level variations, wave propagation directions and shore slope profiles.

[Traduit par la rédaction] La tendance à la hausse du niveau de la mer de pair avec les changements dans la fréquence et l'intensité des événements de tempêtes extrêmes augmentent le risque d'inondation et de submersion à des emplacements côtiers comme le port d'Halifax dans le contexte du changement climatique. Dans cette étude, nous examinons trois scénarios de niveaux de hautes eaux extrêmes basés sur des scénarios de changement climatique et estimations de subsidence du terrain, l’élévation du niveau moyen de la mer ainsi que l'analyse de la période de retour d’événements extrêmes (faite lors d’études antérieures). Nous examinons aussi les effets des vagues de l'océan sur ces estimations de niveaux de hautes eaux extrêmes. Étant donné que la tempête la plus dévastatrice à avoir touché terre en Nouvelle–Écosse au cours du dernier siècle a été l'ouragan Juan (2003), c'est celle-ci que nous avons choisie pour simuler le cas extrême de vagues produites par une tempête et de remontée de vagues dans le port d'Halifax. Pour simuler les vagues produites par Juan, nous nous sommes servis d'un système à grilles imbriquées consistant en deux modèles de vagues opérationnels à la fine pointe de la technologie. Les modèles de vagues étaient pilotés par des données de vent de haute qualité et les simulations disposaient d'une bathymétrie côtière à haute résolution récemment mise à jour. Les changements observés d’élévation de l'eau dans le port d'Halifax ont été utilisés dans les simulations de l'ouragan Juan par les modèles de vagues. Nous utilisons le modèle de remontée des vagues de la Federal Emergency Management Agency (FEMA) pour estimer la hauteur des remontées, qui est validée par rapport aux observations de hautes eaux enregistrées le long de la côte. Les vagues et les hauteurs de remontée des vagues simulées pour l'ouragan Juan suggèrent que la hauteur significative maximale des vagues à l'entrée du port était de 9,0 m et la remontée des vagues atteignait 2,0 m le long de la côte du port d'Halifax. Nous avons de cette manière estimé l'impact des vagues et de la remontée des vagues sur l’élévation des hautes eaux extrêmes pour trois scénarios de changement climatique dans le port d'Halifax dans les conditions les plus défavorables. Nous analysons la sensibilité de ces estimations à divers changements de niveau d'eau, directions de propagation et profils de pente côtière.     

Influence des rejets atmosphériques d'anhydride sulfureux sur la qualité de l'eau des lacs de la région de Rouyn‐Noranda*

Résumé

En mars 1982, le ministère de l'Environnement du Québec a entrepris un échantillonnage physico‐chimique de 64 lacs de tête de la région de Rouyn‐Noranda. Les objectifs de l'étude étaient de déterminer la sensibilité des lacs de cette région et de délimiter l'aire d'influence de la plus importante source anthropique d'émission d'anhydride sulfureux au Québec.

Le traitement graphique et statistique des résultats, ainsi que l'application de modèles empiriques d'acidification ont permis de dégager les zones les plus vulnérables à l'acidification. L'application de ces techniques d'analyse a montré, entre autres, que les concentrations de sulfates en lac étaient beaucoup plus élevées à proximité de Rouyn‐Noranda où est située l'usine Mines Noranda Itée. De fait, la concentration de sulfates dans les lacs de cette région passe de 16 mg L^?1, aux alentours de Rouyn‐Noranda, à moins de 2 mg L^?1 en direction du nord‐est, alors qu'elle baisse à 8 mg L^?1 en bordure de la rivière des Outaouais. De plus, en faisant abstraction de la distribution en forme de cloche des concentrations de sulfates autour de Rouyn‐Noranda, l'étude a permis de faire ressortir la décroissance générale des sulfates du sud‐ouest vers le nord‐est.

Les points majeurs qui ressortent de cette étude sont la présence de lacs très acides à proximité de Rouyn‐Noranda et V extrême vulnérabilité des plans d'eau situés au sud et sud‐est de la ville. En effet, l'eau des lacs de la région du Témiscamingue est en général moins minéralisée et plus acide que celle des lacs au nord de cette région. Cette distinction est due à la nature géologique des substrats dans les bassins versants. Ainsi, les lacs sensibles à l'acidification sont principalement situés sur des bassins versants associés à des roches granitiques et gneissiques, comparativement aux roches volcaniques et aux dépôts d'argiles lacustres qui caractérisent les lacs aux eaux plus minéralisées.     

La mesure de la durée d'insolation: Notes de recherche

A catastrophic rain event occurred in early June 2002 during a major drought over the Canadian Prairies. The storm brought record-breaking rainfall and major flooding to many locations in the region. Given the importance of this event, this study's overall objectives are to characterize and to understand the physical nature of the rainstorm better. The event was associated with a major extratropical cyclone which acted in concert with the Great Plains low-level jet to transport a tremendous amount of moisture into the eastern Prairies producing intense diurnal mesoscale convective systems over the region. At the same time, moisture was transported to the western Prairies by a strong easterly low-level jet which produced heavy and long-lived orographic precipitation near the foothills. Several working hypotheses were developed to explain the severity and longevity of the rainstorm; it was found that the Rockies played a central role in the organization and development of the system.

Atmospheric features that are critical to the development of an important class of extreme rain events in the Canadian Prairies were also identified. The severity of the June 2002 system is partly a result of the rare co-occurrence of these features during the period. Results from a preliminary analysis show that the atmospheric conditions associated with the extreme background drought enhanced the likelihood of the co-occurrence of these features during spring 2002, hence facilitating the development of the extreme rain event. In return, the tremendous precipitation from the storm alleviated the drought conditions in the southern Prairies.

R ésumé ?[Traduit par la rédaction] Un événement de pluie catastrophique s'est produit au début de juin 2002 pendant une sécheresse importante dans les Prairies canadiennes. La tempête a produit des chutes de pluie records et des inondations importantes à plusieurs endroits dans la région. Étant donné l'importance de cet événement, les objectifs généraux de la présente étude sont de mieux caractériser et de mieux comprendre la nature physique de la tempête de pluie. L'événement a été causé par une importante dépression extratropicale qui s'est associée au courant-jet à basse altitude des Grandes Plaines pour transporter une énorme quantité d'humidité dans l'est des Prairies et produire d'intenses systèmes convectifs de mésoéchelle diurne dans la région. En même temps, de l'humidité transportée dans l'ouest des Prairies par un fort courant-jet à basse altitude soufflant de l'est a produit d'intenses précipitations orographiques persistantes près des contreforts. Nous avons formulé plusieurs hypothèses de travail pour expliquer l'intensité et la persistance de la tempête de pluie; il ressort que les Rocheuses ont joué un rôle central dans l'organisation et le développement du système.

Nous avons aussi identifié les caractéristiques atmosphériques essentielles à la formation d'une catégorie importante d'événements de pluie extrêmes dans les Prairies canadiennes. L'intensité du système de juin 2002 est en partie le résultat de la rare présence simultanée de ces caractéristiques durant la période. Les résultats d'une analyse préliminaire montrent que les conditions atmosphériques liées à la sécheresse extrême qui régnait en toile de fond ont augmenté la probabilité d'une présence simultanée de ces caractéristiques au cours du printemps 2002, ce qui a favorisé la formation de l'événement de pluie extrême. En revanche, les précipitations diluviennes produites par la tempête ont atténué les conditions de sécheresse dans le sud des Prairies.     

On Precipitation and Virga over Three Locations during the 1999–2004 Canadian Prairie Drought

The recent 1999–2004 drought, and especially the period from 2001 to 2002, had major impacts across Canada and in the western Canadian Prairie region in particular. This study characterizes the recent drought with respect to precipitation on a small scale at three sites: Calgary, Edmonton and Saskatoon. Climatologically, precipitation events of low daily accumulation (≤0 mm) account for the majority of the total accumulation (up to 58%) at all study locations. During the recent drought, these events contributed a higher proportion of the total precipitation (up to 63%) because of a lack of heavy precipitation events. Using radar data at these locations, precipitation events were also classified into three categories: convective, stratiform and virga. There was wide variation in the relative importance of stratiform and convective precipitation at the sites with, for example, some drought periods being dominated by convective and others by stratiform events. Virga was also present with an average cloud base temperature <0°C which would have led to efficient sublimational loss contributing to the reduction of precipitation at the surface. Any understanding of drought must take into account such precipitation issues.

R ésumé ?[Traduit par la rédaction] La récente sécheresse de 1999–2004, et plus spécialement la période de 2001 à 2002, a eu des répercussions majeures au Canada en général et dans la région des Prairies canadiennes en particulier. La présente étude caractérise cette sécheresse récente en fonction des précipitation à petite échelle à trois sites : Calgary, Edmonton et Saskatoon. D'un point de vue climatologique, les événements de précipitations de faible accumulation journalière (≤10 mm) comptent pour la majorité de l'accumulation totale (jusqu'à 58 %) à tous les endroits étudiés. Durant la récente sécheresse, ces événements ont constitué une plus grande proportion des précipitations totales (jusqu'à 63 %) à cause du faible nombre d'événements de fortes précipitations. À l'aide des données radar à ces endroits, les événements de précipitation ont aussi été classifiées en trois catégories : convective, stratiforme et virga. Il y a eu une grande variation de l'importance relative des précipitations stratiformes et convectives à ces sites avec, par exemple, certaines périodes de sécheresse dominées par des événements convectifs et d'autres par des événements stratiformes. Il y a eu aussi des virgas avec une température moyenne de la base des nuages <0°C, ce qui aurait causé des pertes par sublimation contribuant à la réduction des précipitations à la surface. Pour comprendre toute sécheresse on doit prendre en compte ce genre de facteurs liés aux précipitations.     

La rationalisation du réseau météorologique du Québec: Stratégie d'intervention et méthodes d'analyse des données

Resume

Le Service de météorologie du ministère québécois de l'Environnement a voulu savoir comment ses réseaux météorologiques devraient évoluer pour répondre le plus adéquatement possible aux besoins réels, actuels et futurs du Québec.

C'est dans cette perspective que l'on définit une stratégie d'intervention caractérisée par (a) une conception dynamique des réseaux, (b) une régionalisation des besoins et des caractéristiques des variables, (c) des critères réalistes, (d) une étude du réseau région par région, (e) une planification visant à intégrer les réseaux entre eux, (f) une considération des méthodes d'analyse ou de simulation selon une approche régionale, (g) une durée et une densité d'observation adaptées aux besoins et, enfin, (h) une intégration rationnelle des diverses sources de données météorologiques. L'étude proprement dite des réseaux, selon une approche régionale, a été réalisée en faisant appel à l'analyse des données en composantes principales et à l'interpolation optimale. Les notions théoriques particulières à chacune de ces deux méthodes d'analyse sont présentées. On explique, par la suite, avec exemples à l'appui, comment ces méthodes sont appliquées, dans le cadre de la rationalisation du réseau météorologique du Québec, pour la détermination des régions statistiquement homogènes, l'estimation des fonctions de structure et des écarts types d'interpolation régionaux, en fonction de la distance entre les stations, et la cartographie des écarts types réels du réseau en opération, à une date donnée. On indique, aussi, comment les modifications projetées à ce réseau peuvent être évaluées.     

A Retrospective Analysis of Ozone Formation in the Lower Fraser Valley,British Columbia,Canada. Part I: Dynamical Model Evaluation

We conduct a retrospective study of ozone formation in the Lower Fraser Valley (LFV), using numerical models, observations, and emission inventories in order to understand relationships between reductions in local precursor emissions and episodic ozone concentrations. Because there appears to be little or no impact from precursor emissions upwind of the LFV during ozone episodes and because background concentrations of ozone and its precursors are generally from the North Pacific Ocean and quite low, summertime ozone formation in the LFV is mostly caused by local emissions. The observed change in behaviour of ozone formation must, therefore, arise from reductions in local precursor emissions. We exploit the observed changing precursor emission–ozone concentration relationship to perform a dynamical model evaluation. Complicating the analyses are an observed shift in the population patterns within the valley over the last 25 years and a small but documented change in the tropospheric background concentration of ozone. Ozone formation for four episodes, which capture the observed changes in ozone reduction and the different meteorological types that occur during LFV ozone events, are investigated using the Weather Research and Forecasting (WRF)-Sparse Matrix Operator Kernel Emissions (SMOKE)-Community Multiscale Air Quality (CMAQ) modelling system. In order to provide realistic simulations of past events, the SMOKE emission inventory is adjusted to account for temporal changes in the amount of emissions and locations of emission sources. Model output is compared with continuous observations, data collected from field campaigns, and previous modelling efforts. The WRF-SMOKE-CMAQ modelling framework is able to capture the changes in both the magnitude of the ozone concentrations and its spatial behaviour over the period of study. Many of the simulations show that the highest ozone concentrations occur outside the area sampled by the fixed monitoring network and within the LFV's numerous tributary valleys. Not all modelled episodes achieved the same agreement with observations and some of these discrepancies are likely related to shortcomings in the meteorological modelling. The model consistently overpredicts ozone at a number of stations within the City of Vancouver and underpredicts daytime NO_x concentrations there. Both results are consistent with a deficiency in NO_x emissions. The model shows a changing bias over time which also suggests uncertainties in the emission backcasting.

RÉSUMÉ?[Traduit par la rédaction] Nous menons une étude rétrospective de la formation de l'ozone dans le vallée du bas Fraser (VBF) à l'aide de modèles numériques, d'observations et d'inventaires d’émissions dans le but de comprendre les relations entre les réductions dans les émissions locales de polluants précurseurs et les concentrations épisodiques d'ozone. Parce qu'il semble n'y avoir que peu ou pas d'impact des émissions de polluants précurseurs en amont de la VBF durant les épisodes d'ozone et parce que les concentrations de fond de l'ozone et de ses précurseurs proviennent généralement du Pacifique Nord et sont très faibles, la formation d'ozone en été dans la VBF est principalement attribuable aux émissions locales. Le changement de comportement observé dans la formation d'ozone doit par conséquent résulter de réductions dans les émissions locales de précurseurs. Nous exploitons la relation changeante observée entre les émissions de précurseurs et la concentration de l'ozone pour effectuer une évaluation par modèle dynamique. Un déplacement observé dans les configurations de population à l'intérieur de la vallée au cours des 25 dernières années et un changement, petit mais documenté, dans la concentration troposphérique de fond de l'ozone viennent compliquer les analyses. Nous étudions la formation d'ozone lors de quatre épisodes qui capturent les changements observés dans la réduction d'ozone et les différents types météorologiques qui se produisent pendant les événements d'ozone dans la VBF en nous servant du système de modélisation SMOKE (Sparse Matrix Operator Kernel Emissions) – CMAQ (Community Multiscale Air Quality) du WRF (Weather Research and Forecasting). Afin de fournir des simulations réalistes des événements passés, nous avons ajusté l'inventaire d’émissions SMOKE pour tenir compte des changements au cours du temps dans la quantité d’émissions et dans la position des sources d’émissions. Nous comparons la sortie du modèle avec les observations continues, les données recueillies lors d’études sur le terrain et les efforts de modélisation précédents. Le cadre de modélisation WRF-SMOKE-CMAQ est capable de capturer les changements dans la grandeur des concentrations d'ozone ainsi que dans son comportement spatial durant la période de l’étude. Plusieurs des simulations montrent que les plus fortes concentrations d'ozone se produisent en dehors de la région échantillonnée par le réseau fixe de surveillance et à l'intérieur des nombreuses vallées affluentes de la VBF. Tous les épisodes modélisés n'ont pas exhibé le même accord avec les observations et certaines de ces divergences sont vraisemblablement dues à des lacunes dans la modélisation météorologique. Le modèle surprévoit constamment l'ozone à certaines stations dans la ville de Vancouver et sous-prévoit les concentrations de NO_x le jour à cet endroit. Les deux résultats sont cohérents avec un déficit dans les émissions de NO_x. Le modèle montre un biais qui change avec le temps, ce qui porte à croire à des incertitudes dans les émissions rétrospectives.     

Geostrophic Adjustment Problems in a Polar Basin

The geostrophic adjustment of a homogeneous fluid in a circular basin with idealized topography is addressed using a numerical ocean circulation model and analytical process models. When the basin is rotating uniformly, the adjustment takes place via excitation of boundary propagating waves and when topography is present, via topographic Rossby waves. In the numerically derived solution, the waves are damped because of bottom friction, and a quasi-steady geostrophically balanced state emerges that subsequently spins-down on a long time scale. On the f-plane, numerical quasi-steady state solutions are attained well before the system's mechanical energy is entirely dissipated by friction. It is demonstrated that the adjusted states emerging in a circular basin with a step escarpment or a top hat ridge, centred on a line of symmetry, are equivalent to that in a uniform depth semicircular basin, for a given initial condition. These quasi-steady solutions agree well with linear analytical solutions for the latter case in the inviscid limit.

On the polar plane, the high latitude equivalent to the β-plane, no quasi-steady adjusted state emerges from the adjustment process. At intermediate time scales, after the fast Poincaré and Kelvin waves are damped by friction, the solutions take the form of steady-state adjusted solutions on the f-plane. At longer time scales, planetary waves control the flow evolution. An interesting property of planetary waves on a polar plane is a nearly zero eastward group velocity for the waves with a radial mode higher than two and the resulting formation of eddy-like small-scale barotropic structures that remain trapped near the western side of topographic features.

RÉSUMÉ?Traduit par la rédaction] Nous étudions l'ajustement géostrophique d'un fluide homogène dans un bassin circulaire ayant une topographie idéalisée à l'aide d'un modèle numérique de circulation océanique et de modèles analytiques de processus. Quand le bassin est en rotation uniforme, l'ajustement se fait par l'excitation d'ondes de propagation aux limites, et en présence de topographie, par des ondes de Rossby topographiques. Dans la solution numériquement dérivée, les ondes sont amorties à cause frottement contre le fond, et un état quasi-stable géostrophiquement équilibré s’établit pour ensuite décélérer sur une longue période de temps. Sur le plan f, les solutions numériques d’états quasi-stables sont atteintes bien avant que l’énergie du système mécanique soit entièrement dissipée par le frottement. Nous démontrons que les états ajustés apparaissant dans un bassin circulaire avec un accore en forme de marche ou une crête en forme de merlon, centrés sur une ligne de symétrie, sont équivalents à ceux d'un bassin semi-circulaire de profondeur uniforme pour une condition initiale donnée. Les solutions quasi-stables s'accordent bien avec les solutions analytiques linéaires pour le dernier cas dans la limite de la non-viscosité.

Sur le plan polaire, la haute latitude équivalente au plan β, le processus d'ajustement n'aboutit à aucun état ajusté quasi-stable. Aux échelles de temps intermédiaires, après l'amortissement des ondes rapides de Poincaré et Kelvin par le frottement, les solutions prennent la forme de solutions ajustées d’états stables sur le plan f. Aux échelles de temps plus longues, les ondes planétaires déterminent l’évolution de l’écoulement. Une propriété intéressante des ondes planétaires sur un plan polaire est une vitesse de groupe presque nulle vers l'est pour les ondes ayant un mode radial plus grand que deux et la formation résultante de structures barotropiques de petite échelle de type remous qui demeurent emprisonnées près du bord ouest des caractéristiques topographiques.     

Reproductibilité de la méthode de dépouillement des données grêlimétriques utilisées dans “Grossversuch IV”

Résumé

Des données grêlimètriques collectées durant la campagne expérimentale de l'été 1978 du programme Grossversuch ont été dépouillées à nouveau six mois plus tard par des opérateurs différents. La comparaison des valeurs des nombres, dimensions et énergies des grêlons montre que les deux séries ne sont pas statistiquement différentes: en un lieu 80% des différences relatives sont inférieures à 20% et pour deux chutes importantes on a obtenu moins de 1% de différence sur l'évaluation de l'énergie cinétique globale.

On conclut que la méthode d'évaluation de la grêle au moyen de réseaux de grêlimètres est suffisamment reproductible pour répondre aux objectifs du programme “Grossversuch IV” on présente néanmoins des recommandations pour éliminer quelques sources d'erreur d'origine technique.     

Étude de la circulation verticale dans l'estuaire du Saint‐Laurent au moyen de la modélisation mathématique

Résumé

Un modèle bidimensionnel dans le sens vertical est utilisé afin d'étudier et de simuler la circulation marine engendrée par la marée dans l'estuaire du Saint‐Laurent. A partir d'une schématisation de l'Estuaire et de conditions en niveaux d'eau et salinités aux extrémités aval et amont du domaine d'étude, ce modèle génère la répartition des hauteurs d'eau et les distributions longitudinales et verticales de vitesses et salinités. Les résultats permettent alors de déduire les circulations instantanées obtenues aux différentes heures de la marée. Celles‐ci mettent en évidence des phénomènes physiques caractéristiques de l'estuaire du Saint‐Laurent et qui ont été plusieurs fois observés. Parmi ceux‐ci, les processus les plus importants concernent les marées internes, la remontée d'eau profonde et les effets des gradients horizontaux de salinités sur les profils verticaux de vitesse.     

Observations dans la couche limite atmosphérique de l'Estuaire du St‐Laurent: Résultats préliminaires

Résumé

Cet article fait état d'une première étude de la structure verticale de la couche limite atmosphérique (CLA) dans l'Estuaire du St‐Laurent, à partir de ballons captifs. Les résultats préliminaires de l'expérience réalisée en août 1977 démontrent que cette CLA est essentiellement formée d'une couche interne très stable (CLI) d'épaisseur variable et d'une couche mélangée correspondant à la partie non perturbée de la CLA côtière. Dans la couche de surface (CS), nous avons observé des gradients de température pouvant atteindre 1°C m^‐1 et des vents généralement très élevés. Le sommet de la CS correspond très souvent à un maximum de vent. Le fait que la direction du vent change considérablement avec l'altitude indique que les effets de vallée et de baroclinité sont très importants dans la CLI.     

Der Tagesgang der Luftverschmutzung in Wien

Zusammenfassung Als relatives Ma? zur Beurteilung des Grades der Luftverschmutzung in Wien werden die Werte der Albedo von Filterbl?ttchen, durch die in einer automatischen Anlage je drei Stunden lang Luft gesaugt wird, verwendet. Diese Registrieranlage erm?glicht es, die Tagesg?nge der Luftverschmutzung festzustellen. Im Durchschnitt aller Tage weist der Tagesgang der Albedowerte eine Doppelwelle auf. Die Maxima, die den Zeiten der geringsten Luftverschmutzung entsprechen, fallen meist auf die Zeit 14 bis 17 Uhr und 2 bis 5 Uhr, wobei in den Monaten M?rz bis September das nachmitt?gige Maximum das Hauptmaximum darstellt, w?hrend von Oktober bis Februar das n?chtliche Maximum überwiegt. Die Minima, die die Zeiten der st?rksten Luftverschmutzung angeben, treten im Frühling und Sommer um 5 bis 8 Uhr und im Herbst und Winter meist um 8 bis 11 Uhr auf und ein zweites Minimum tritt im Herbst und Winter um 17 bis 20 Uhr, im Frühling und Sommer um 20 bis 23 Uhr ein. Das Minimum am frühen Morgen ist in allen Jahreszeiten das Hauptminimum. Die Form des Tagesganges wird aus dem Zusammenwirken des Tagesganges der Produktion von Luftverunreinigungen durch Industrie, Hausbrand und Verkehr einerseits und des Tagesganges der ma?gebenden meteorologischen Faktoren andererseits erkl?rt. Zur besseren Erfassung der Ver?nderlichkeit der Luftverunreinigung werden H?ufigkeitsverteilungen der Eintrittszeiten der t?glichen Maxima und Minima der Albedowerte und H?ufigkeitsverteilungen der Albedowerte für jeden der acht t?glichen Beobachtungsabschnitte wiedergegeben und diskutiert. Zur Darstellung des Einflusses der Witterung auf den Tagesgang der Luftverschmutzung werden durchschnittliche Tagesg?nge der Albedowerte für wolkenlose Tage, für bedeckte Tage ohne Niederschlag und für bedeckte Tage mit anhaltenden Niederschl?gen abgeleitet.

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Summary The albedo of small paper filters through which a given volume of air (about 27 m³ in 3 hours) has been sucked by an automatic device, is used as a relative measure of the degree of atmospheric pollution in Vienna. The average daily variation shows two maxima (least contamination) which lie, in most cases, in the period 14–17 and 2–5 hours. The afternoon maximum is dominant from March to September while during the rest of the year the night maximum shows the highest values. The minima (greatest contamination) occur in spring and summer in the period 5–8 and 20–23 hours, and in autumn and winter in the period 8–11 and 17–20 hours. The morning minimum is dominant throughout the year. These daily variations can be explained by the combined effects of the variable production of pollutants by industries, heating, and traffic on the one hand, and by the daily variations of the meteorological factors on the other. The frequency distributions of the times of maximum and minimum, as well as the frequency distributions of each of the eight daily values observed, are discussed. The influence of weather conditions on air pollution is demonstrated by its average daily variation on clear days, on overcast days without precipitation, and on overcast days with continuous precipitation.

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Résumé Comme mesure relative de la pollution de l'air à Vienne, on se sert de la valeur de l'albedo de feuilles de papier-filtre au-travers desquelles on a aspiré de l'air durant 3 heures dans un appareil automatique. Cette installation permet d'enregistrer les variations journalières de la pollution de l'air. La moyenne de l'albedo calculée de tous les jours présente une double ondulation. Les maximums de cette courbe—qui correspondent aux heures de pollution moindre—tombent en général sur les périodes comprises entre 14 et 17 heures et entre 2 et 5 heures; durant les mois de mars à septembre, c'est le maximum de l'après-midi qui est le principal de la journée, alors que d'octobre à février, c'est celui de la nuit. Les minimums de l'albedo qui représentent les moments de forte pollution se rencontrent généralement entre 5 et 8 heures au printemps et en été, entre 8 et 11 heures en automne et en hiver; un second minimum se rencontre en automne et en hiver entre 17 et 20 heures, au printemps et en été entre 20 et 23 heures. Le minimum principal se place t?t le matin en toutes saisons. La forme de l'évolution journalière est la résultante de la production de pollution par l'industrie, les foyers domestiques et le trafic d'une part, les fluctuations des éléments météorologiques déterminants d'autre part. Afin de mieux suivre les variations de la pollution, on rapporte et discute la répartition des fréquences des heures d'apparition des maximums et minimums journaliers de l'albedo, ainsi que la répartition des fréquences de la valeur de cet albedo pour chacune des 8 périodes journalières d'observation. Afin de démontrer l'influence du temps sur l'évolution de la pollution, on a rapporté des courbes diurnes moyennes de l'albedo pour des journées sans nuages, à ciel couvert mais sans précipitations et pour des jours à ciel couvert accompagnés de précipitations continues.

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Mit 4 Textabbildungen

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Herrn Dr.W. M?rikofer zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.