Lightning occurrence patterns over Canada and adjacent United States from lightning detection network observations

Abstract

Since February 1998 the Canadian Lightning Detection Network has provided continuous lightning detection in space and time to about 65°N in the west, 55°N in the east, and offshore to about 300 km. From February 1999 the distinction between cloud‐to‐ground and cloud‐to‐cloud lightning discharges was added. Approximately 21 million lightning flashes from February 1998 to December 2000 were sorted by equal‐area square grid cells with 20‐km sides and analyzed for Canada and the adjacent United States. Both cloud‐to‐ground lightning and cloud‐to‐cloud lightning were studied, as well as total activity irrespective of lightning discharge type. We derived mean patterns of number of lightning occurrence days, flash density, fraction of cloud‐to‐cloud lightning, fraction of nocturnal‐morning lightning, duration, ratio of positive to negative cloud‐to‐ground flashes, peak current, and mean multiplicity of cloud‐to‐ground flashes. A complex national pattern of lightning occurrence was revealed, showing strong regional, diurnal and seasonal dependencies. There are substantial influences by elevated terrain features and major land‐water boundaries. Three regions where significant features were seen in lightning patterns were studied in greater detail: the Alberta foothills to western Saskatchewan, southern Ontario and vicinity, and south‐east of Nova Scotia. For these areas there were several features observed in all three years or in two of the three years. For those fields which we could compare with results of previous studies for the northern United States, our conclusions were similar even though different years were analyzed. While definition of a true Canadian lightning climatology is likely several years away, we believe we have identified many of its aspects, and where possible we suggest physical reasons for significant features seen.

Résumé

[Traduit par la rédaction] Depuis le mois de février 1988, le Réseau canadien de détection de la foudre a assuré une détection continue de la foudre dans l'espace et dans le temps jusqu'à une latitude de 65°N dans l'Ouest, de 55°N dans l'Est et jusqu'à 300 km des côtes. Depuis février 1999, la distinction entre les foudroiements nuages‐sol et ceux entre les nuages a été ajoutée. Environ 21 millions de coups de foudre qui se sont produits entre février 1998 et décembre 2000 ont été répartis dans des cellules carrées de surface uniforme de 20 km de côté et analysés pour le Canada et la partie adjacente des États‐Unis. Les foudroiements nuages‐sol et ceux entre les nuages ont tous les deux été étudiés, ainsi que l'activité totale en ne tenant pas compte du type de foudroiement. Nous avons obtenu les patrons moyens du nombre de jours avec occurrence de la foudre, la densité de foudroiements, la proportion de foudroiements entre les nuages, la proportion de foudroiements nocturnes‐matinaux, la durée, le rapport entre les foudroiements nuages‐sol positifs et négatifs, le courant maximal et la multiplicité moyenne des foudroiements entre les nuages et le sol. Un patron national complexe d'occurrence de la foudre s'est révélé, démontrant de fortes dépendances régionales, diurnes et saisonnières. Il y a des influences importantes associées aux caractéristiques de terrain élevé et aux principales délimitations entre la terre et l'eau. Trois régions dans lesquelles des traits significatifs ont été observés dans les patrons de foudre ont été étudiées de façon plus approfondie : des contreforts des Rocheuses en Alberta jusqu ‘à l'ouest de la Saskatchewan, le sud de l'Ontario et ses environs ainsi que le sud‐est de la Nouvelle‐Ecosse. Pour ces régions, il y a eu plusieurs phénomènes observés au cours des trois années ou lors de deux des trois années. Dans le cas des champs pour lesquels nous avons pu faire la comparaison avec les résultats d'études précédentes pour le nord des États‐Unis, nos conclusions étaient similaires même si des années différentes ont été analysées. Quoique la définition d'une véritable climatologie canadienne de la foudre doive vraisemblablement attendre encore quelques années, nous croyons que nous avons identifié plusieurs de ses aspects et, lorsque c ‘étaitpossible, nous avons suggéré les raisons physiques pour expliquer les phénomènes significatifs observés.

Notes

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