Streamflow Variability (1965 to 1998) in Five Northwest Territories and Nunavut Rivers

Abstract

In Canada, the Northwest Territories and Nunavut have been characterized as two regions prone to anthropogenically-forced climate change. This study focuses on identifying trends in streamflow on selected rivers in the two territories. Streamflow data from five Water Survey of Canada hydrometric stations were analyzed, with the assumption that there are trend, cyclic and stochastic components in the 1965–1998 time series. Only two statistically significant linear trends in mean annual streamflow, spring freshet timing or magnitude were identified. Warmer early spring temperatures were found to bring earlier spring freshets in mainland Nunavut. Neither exhibited linear trends from 1965 to 1998. Increasing summer temperatures in the Northwest Territories have not resulted in increases in evapotranspiration and a decrease in water available for runoff, perhaps because of feedbacks which stabilize the hydrologic regime. The cyclic trends in many of the time series are related to the Pacific Decadal Oscillation (PDO) index, which is a measure of north Pacific sea surface temperatures and sea level pressure. There was a six year lag between a mid-1970s shift to a warm PDO phase and wetter conditions in arctic rivers. This lag was extended to ten years at the subarctic rivers because of higher storage demands after the 1965–1975 dry period. The lack of a linear trend in the PDO index between 1965 and 1998 corroborates the lack of linear trends in the mean annual streamflow time series. In light of the findings, further research is recommended on the nature of possible hydrologic feedbacks that control northern runoff regimes and the processes which link north Pacific temperature and northern Canadian streamflow regimes.

Les Territoires du Nord-Ouest et le Nunavut ont été identifiées comme étant deux des régions canadiennes les plus susceptibles de subir un changement climatique de source anthropique. La présente étude porte sur l’identification de l’évolution de l’écoulement fluvial de rivières choisies dans ces régions. Les données relatives à l’écoulement fluvial provenant de cinq stations hydrométriques de la Division des relevés hydrologiques du Canada ont été analysées à la lumière d’une hypothèse voulant qu’elles constituent des composantes évolutives, cycliques et stochastiques des séries chronologiques de 1965 à 1998. Seulement deux évolutions statistiquement significatives dans l’écoulement fluvial moyen annuel, dans la synchronisation des courants d’eau douce du printemps ou dans leur importance ont été observées sur les sites choisis. Les températures de début de printemps plus chaudes ont provoqué l’apparition plus rapide de courants d’eau douce sur le Nunavut continental. Aucune évolution linéaire n’y a été observée de 1965 à 1998, ni dans l’autre région. Les températures estivales plus chaudes dans les Territoires du Nord-Ouest n’ont pas causé d’évapotranspiration, et on a observé une diminution des réserves d’eau disponibles pour le ruissellement, probablement en raison des rétroactions qui stabilisent le régime hydrologique. Les évolutions cycliques courantes dans de nombreuses séries chronologiques sont liées à l’indice d’oscillation décennale du Pacifique (PDO, de l’anglais Pacific Decadal Oscillation), qui est une mesure des températures de la surface de la mer et de la pression au niveau de la mer dans le Pacifique Nord. Il existe un écart de six ans entre la transition moyenne des années 70 vers la phase PDO chaude et des conditions plus humides dans les rivières arctiques. Cet écart a atteint dix ans dans les rivières subarctiques en raison de l’accroissement des demandes de stockage après la période sèche de 1965 à 1975. L’absence d’évolution linéaire de l’indice PDO entre 1965 et 1998 corrobore l’absence d’évolutions linéaires dans les séries chronologiques de l’écoulement fluvial annuel moyen. À la lumière des résultats présentés, il est recommandé que d’autres recherches soient réalisées sur les sujets suivants la nature des rétroactions hydrologiques possibles qui contrôlent les régimes de ruissellement nordiques et les processus qui relient le Pacifique Nord et les régimes d’écoulement fluvial du Nord.