Baseline cloudiness trends in Canada 1953–2002

Abstract

Baseline cloudiness trends in Canada for the 1953 to 2002 time period were assessed using raw hourly observations of total cloud cover from eighty‐five airport stations with at least forty years of data. Trends in the count of the number of hours when more than half of the sky dome was observed to be covered by clouds (Mainly Cloudy conditions) increased significantly by several hundreds of hours during the fifty‐year period at numerous stations along the Canada‐U.S border and the few stations located in the Mackenzie Basin.

Trends in average annual overall, daytime, night‐time, and seasonal total cloud cover were also computed. The general spatial pattern was similar as in the case of Mainly Cloudy conditions, however, the exact areal extent and significance of the trends would vary from one case to another. In particular, the area of negative trends in British Columbia and the Prairies, gained in significance and extent in the case of daytime cloudiness, while it reversed to weak, mostly positive, trends in the case of night‐time cloudiness. This could correspond to the unprecedented increases in both daily temperature maximum and minimum in these locations during the second half of twentieth century. Significant positive seasonal trends were seen at some stations in southern Canada during spring (coasts) and summer (centre of the country) and the Mackenzie Basin during summer and fall; while significant negative trends were seen at stations in northern Alberta and British Columbia during winter and north‐eastern Canada during summer.

The quality of the observations was given careful consideration and potential issues that could affect the continuity of the records of observed total cloud amount are discussed at length. The complete monitoring system was examined: training, affiliation and workload of the observers; automation of the observations in the 1990s by the introduction of the Automated Weather Observing Systems (AWOS); numerous changes in data archiving procedures especially prevalent in the 1990s; underestimation of night‐time cloudiness on nights with insufficient illumination, etc. It was determined that observations, although to a certain degree subjective and not particularly accurate for cloud amounts near 5/10, should be reasonably consistent in the case of human observers (no systematic biases); underestimation of night‐time cloudiness, although relevant if the actual amount is required for certain purposes, probably is not critical in studies concerning cloud trends. Automation, possibly along with the changes in data processing in the 1990s, unequivocally emerged as the least studied subject, however, it is likely to have a considerable impact on the continuity of cloud observations at some stations; in this study about 25% of the stations use AWOS in some way.

Résumé

[Traduit par la rédaction] On a évalué les tendances de base de la nébulosité au Canada pour la période de 1953 à 2002 en utilisant directement les observations horaires de la nébulosité totale à 85 stations aéroportuaires, avec au moins 40 années de données. Les tendances dans le compte du nombre d'heures où plus de la moitié du ciel était couvert de nuages (état du ciel généralement nuageux) montrent une importante augmentation de plusieurs centaines d'heures durant la période de 50 ans à de nombreuses stations le long de la frontière Canada–États‐Unis ainsi qu'aux quelques stations situées dans le bassin du Mackenzie.

On a aussi calculé les tendances dans la moyenne annuelle générale, diurne, nocturne et saisonnière de l'étendue totale des nuages. La configuration spatiale générale était similaire au cas des conditions généralement nuageuses, bien que l'aire géographique et l'ampleur des tendances pouvaient varier d'un cas à l'autre. En particulier, l'aire de tendances négatives en Colombie‐Britannique et dans les Prairies a gagné en ampleur et en étendue dans le cas de la nébulosité diurne alors qu'elle s'est inversée pour afficher des tendances faibles et généralement positives dans le cas de la nébulosité nocturne. Ceci pourrait correspondre à l'augmentation sans précédent des températures journalières minimale et maximale à ces endroits durant la seconde moitié du XX^e siècle. Des tendances saisonnières positives marquées ont été observées à certaines stations du sud du Canada au printemps (côtes) et en été (centre du pays) ainsi que dans le bassin du Mackenzie en été et en automne. On a noté, d'autre part, des tendances négatives marquées à des stations dans le nord de l'Alberta et en Colombie‐Britannique en hiver et dans le nord‐est du Canada en été.

La qualité des observations a fait l'objet d'une grande attention et on discute en détail des problèmes possibles qui pourraient affecter la continuité des enregistrements de l'étendue totale des nuages observés. On a examiné le système d'observation en entier: formation, affiliation et charge de travail des observateurs; automatisation des observations dans les années 1990 avec l'introduction du système automatisé d'observation météorologique (AWOS); nombreux changements dans les méthodes d'archivage des données, en particulier durant les années 1990; sous‐estimation de la nébulosité nocturne au cours des nuits sombres; etc. On a determine que les observations, bien que subjectives dans une certaine mesure et quelque peu imprécises pour les étendues de nuages proches de 5/10, devraient être raisonnablement cohérentes dans le cas des observateurs humains (pas de biais systématiques); même si la sous‐estimation de la nébulosité nocturne peut poser problème quand l'étendue réelle est requise à certaines fins, elle n'est probablement pas critique dans les études sur les tendances de la nébulosité. L'automatisation, et peut‐être aussi les changements dans le traitement des données survenus durant les années 1990, est apparue sans équivoque comme l'aspect le moins étudié, mais elle a vraisemblablement des conséquences importantes sur la continuité des observations de nuages à certaines stations; dans cette étude, environ 25% des stations utilisent le système AWOS d'une façon ou d'une autre.

Notes

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