A multi-century July-August streamflow reconstruction of Metro Vancouver's water supply contribution from the Capilano and Seymour watersheds in southwestern British Columbia, Canada

Abstract

Recent summer water shortages in Metro Vancouver are the result of unanticipated changes in the timing of regional snowmelt and rising summer temperatures. Continuing shortfalls over the next century would pose a significant challenge for water supply management decisions. To understand the magnitude of recent drought events in the context of those that happened in the past, we developed a tree-ring reconstruction of regionalised July–August streamflow to 1711 for Metro Vancouver’s Capilano and Seymour watersheds. We used the annual tree-ring widths of mountain hemlock (Tsuga mertensiana (Bong.) Carr.) and Pacific silver fir (Abies amabilis Douglas ex J. Forbes) trees exhibiting a relationship to the seasonal snowpack as proxies for the nival component of streamflow in a regression model. The model indicates that more multi-year, below-average, streamflow departures occurred during the instrumental record than over the 1711–1992 reconstruction period. The El Niño-Southern Oscillation was significantly (p < 0.05) associated with both reconstructed and measured streamflow for the study region. Similarly, seasonal Pacific Decadal Oscillation demonstrated strong statistical relationships (p < 0.05) with measured streamflow. Over the duration of the reconstruction, significant decadal and multi-decadal periodicities were also observed. The research places the Metro Vancouver water supply in a longer-term context than was previously possible and offers a basis for advancing water supply planning decisions in the context of a rapidly changing climate.

RÉSUMÉ

Les récentes pénuries d'eau estivales dans la région métropolitaine de Vancouver sont le résultat de changements imprévus dans le moment de la fonte des neiges dans la région et de la hausse des températures estivales. Les insuffisances persistantes au cours du siècle prochain poseraient un grand défi pour les décisions de gestion de l'approvisionnement en eau. Pour comprendre l’ampleur des récentes sécheresses dans le contexte de celles du passé, nous avons développé une reconstitution dendrochronologique de l’écoulement fluvial de juillet à août jusqu'en 1711, régionalisé pour les bassins hydrographiques Capilano et Seymour de la région métropolitaine de Vancouver. Nous avons utilisé les largeurs annuelles des cernes d'arbres de la pruche subalpine (Tsuga mertensiana (Bong.) Carr.) et du sapin gracieux (Abies amabilis Douglas ex J.Forbes), des arbres qui présentes une relation avec le manteau neigeux saisonnier comme indicateurs de la composante nivale de l'écoulement fluvial dans un modèle de régression. Le modèle indique qu'il y a eu plus de départs d'écoulement fluvial pluriannuels inférieurs à la moyenne pendant l'enregistrement instrumental que pendant la période de reconstruction de 1711 à 1992. L'oscillation australe d’El Niño (ENSO) était significativement (p < 0.05) associée à la fois a l’écoulement fluviale reconstruit et mesuré pour la région d'étude. Similairement, il y avait des relations statistiques profondes (p < 0.05) entre l'oscillation décennale du Pacifique (PDO) saisonnière et l’écoulement fluviale mesuré. Pendant la durée de la reconstruction, des périodicités décennales et multi-décennales significatives ont également été observées. La recherche place l'approvisionnement en eau de la région métropolitaine de Vancouver dans un contexte à plus long terme qu'il n'était auparavant possible et offre une base pour faire progresser les décisions de planification de l'approvisionnement en eau dans le contexte d'un climat en évolution rapide.

Keywords:

• British Columbia
• dendrochronology
• dendrohydrology
• paleoclimate
• streamflow

Acknowledgments

We wish to thank two anonymous reviewers, M. Pisaric, D. Atkinson, and T Gardner for comments on early versions of the manuscript. Fieldwork was completed with in-kind support from Metro Vancouver Water Services and the help of L. Britton, B. Coulthard, L. Farmer, and O. Gordon.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

Financial support for this research was provided by the Natural Resources and Engineering Research Council's (NSERC) Discovery Grant (Smith) and NSERC Canadian Graduate Scholarship (Mood).