Sea-Ice Freeze-up Forecasts with an Operational Ocean Observatory

ABSTRACT

The evaluation of a new method for forecasting freeze-up at the eastern end of the Northwest Passage, a principal gateway into the Canadian High Arctic, is presented. The technique uses real-time data from a novel ocean observatory that combines acoustic, cable, and satellite communications technology to provide year-round bihourly data. The basis for the predictive capability comes from a previous analysis of a decade-long time series of instrumented mooring data collected in the area, which demonstrated a strong link between late summer upper ocean salinity and the timing of freeze-up there. Using real-time data from the observatory and this previously established relationship, accurate predictions of the timing of freeze-up in 2012 and 2013 with lead times of four weeks and two weeks, respectively, are presented. This unique forecasting capability points to the enhanced value of real-time data systems when these systems are located where previously collected long time series monitoring has revealed key relationships in the marine environment.

RÉSUMÉ

[Traduit par la rédaction] Nous présentons l’évaluation d'une nouvelle méthode de prévision de prise des glaces à l'extrémité est du passage du Nord-Ouest, l'un des principaux points d'accès à l'Arctique canadien septentrional. La méthode se fonde sur les données en temps réel d'un nouvel observatoire océanique qui combine des techniques de communication acoustiques, par câble et satellitaires pour fournir des données bihoraires tout au long de l'année. La capacité prévisionnelle s'appuie sur l'analyse précédente d'un ensemble chronologique de données provenant d'instruments ancrés dans la région depuis une décennie et qui a mis en lumière une relation étroite entre la salinité de la surface océanique à la fin de été et le moment de la prise des glaces à cet endroit. En utilisant les données en temps réel de l'observatoire et cette relation précédemment établie, nous présentons des prévisions du moment de la prise des glaces en 2012 et 2013, pour des termes de quatre semaines et deux semaines, respectivement. Cette capacité prévisionnelle particulière fait entrevoir une valeur ajoutée aux systèmes de données en temps réel quand ceux-ci sont situés là où de longues séries chronologiques recueillies précédemment révèlent des relations clés dans l'environnement marin.

KEYWORDS:

• sea ice
• ocean observatory
• forecasting
• freeze-up
• interannual variability

Acknowledgements

We thank Defense Research and Development Canada (DRDC-Atlantic) who contributed to the development of this observatory by sharing facilities and providing logistical support at their Northern Watch site on Devon Island. Thanks also go to the Canadian Coast Guard for their valuable ship and logistical support. We also thank the anonymous reviewers for their useful comments and suggestions, as well as our internal reviewers, Dave Hebert and Simon Prinsenberg. Funding for the development of the observatory was provided by the Canadian Department of Fisheries and Oceans (Maritime Region, the National Centre for Arctic Aquatic Research Excellence (NCAARE), the Aquatic Climate Change Adaptation Services Program (ACCASP), the Program of Energy Research and Development (PERD, Natural Resources Canada), and the Canadian Operational Network of Coupled Environmental Prediction Systems (CONCEPTS).