Snow Depth on Sea Ice and on Land in the Canadian Arctic from Long-Term Observations

ABSTRACT

Intra-annual and decadal observations of snow depth on sea ice and on terrestrial land are examined within the Canadian Arctic. In situ snow depth measurements at 11 study sites spanning 1955–2019 form the basis of the analysis. Ice chart data acquired via the Canadian Ice Service are used to establish sea ice break-up and freeze-up dates and assess their impact on snow depth evolution. We find that on-ice and on-land snow accumulation in autumn differ due to the lag between the freeze-up and the first snow of the season. Once sea ice consolidates, on-ice and on-land snow depth become positively correlated in winter (p < 0.05). The mean seasonal rate of snow accumulation on sea ice from September to April is 3.2 ± 0.6 cm month⁻¹ across the Canadian Arctic. Snow depth on terrestrial land is generally higher than on sea ice in the southern Canadian Arctic by up to 20–30 cm; but snow depth on sea ice tends to exceed that on land in the northern Canadian Arctic from winter to spring. Four sites (Eureka, Resolute, Cambridge Bay and Hall Beach) with continuous long-term records are selected for interannual analysis. Decadal trends in on-ice snow depth are mostly negative from autumn to spring. Autumn and spring snowfall have increased at three of the four sites. The Canadian Arctic experiences warming on a decadal scale, especially in autumn, by 0.5 to 0.8°C decade⁻¹. Sea ice freeze-up is delayed by up to 2.5 days decade⁻¹ in the southern Canadian Arctic, whereas break-up occurs earlier by about 3 days decade⁻¹ in the northern Canadian Arctic.

RÉSUMÉ

[Traduit par la redaction] Les observations intra-annuelles et décennales de l’épaisseur de la neige sur la glace de mer et sur les terres terrestres sont examinées dans l’Arctique canadien. Les mesures in situ de l’épaisseur de la neige sur 11 sites d’étude, de 1955 à 2019, constituent la base de l’analyse. Les données des cartes des glaces acquises par le Service canadien des glaces servent à établir les dates de débâcle et de gel de la glace de mer et évaluer leur impact sur l’évolution de l’épaisseur de la neige. Nous constatons que l’accumulation de neige sur glace et sur terre en automne diffère en raison du décalage entre le gel et la première neige de la saison. Une fois que la glace de mer se consolide, l’épaisseur de la neige sur glace et sur terre devient positivement corrélée en hiver (p < 0,05). Le taux saisonnier moyen d’accumulation de neige sur la glace de mer de septembre à avril atteint ±3,2 0,6 cm par mois⁻¹ dans l’ensemble de l’Arctique canadien. L’épaisseur de la neige sur les terres est généralement plus élevée que sur la glace de mer dans le sud de l’Arctique canadien, jusqu’à 20 à 30 cm; mais l’épaisseur de la neige sur la glace de mer a tendance à dépasser celle des terres dans le nord de l’Arctique canadien de l’hiver au printemps. Quatre sites (Eureka, Resolute, Cambridge Bay et Hall Beach) avec des enregistrements continus à long terme sont sélectionnés pour une analyse interannuelle. Les tendances décennales de l’épaisseur de neige sur la glace sont principalement négatives de l’automne au printemps. Les chutes de neige en automne et au printemps ont augmenté sur trois des quatre sites. L’Arctique canadien connaît un réchauffement à l’échelle décennale, surtout en automne, de 0,5 à 0,8°C par décennie⁻¹. Le gel de la glace de mer est retardé jusqu’à 2,5 jours par décennie⁻¹ dans le sud de l’Arctique canadien, tandis que la débâcle se produit plus tôt, d’environ 3 jours par décenniee⁻¹, dans le nord de l’Arctique canadien.

KEYWORDS:

• snow depth
• sea ice
• snow accumulation
• interannual trends
• Canadian Arctic

Acknowledgements

The authors are grateful for the helpful feedback and comments on the manuscript provided by two anonymous reviewers.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

J. Yackel is supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) [Discovery Grant] and the CSA contribution program; Canadian Space Agency [Flights and Fieldwork for the Advancement of Science Grant].