Glacial Control of Water Resource and Related Environmental Responses to Climatic Warming: Empirical Analysis Using Historical Streamflow Data from Northwestern Canada

Abstract

We applied nonparametric statistical techniques to historical streamflow data from five glacierized and four nonglacierized watersheds in southwest Yukon and northwestern British Columbia, Canada, to determine whether rivers with and without catchment glacial cover respond in significantly different ways to a warming climate. The analysis was posed in terms of contrasts between the two groups with respect to long-term trends in annual time series of total river flow volume. We found that glacier-fed rivers grew larger and nival streams progressively smaller over the historical record under an observed regional warming trend. Although some of these trend effects are subtle, the overall result was statistically significant at restrictive confidence levels. Combined consideration of hydrological, meteorological and glaciological trends suggests that the streamflow consequences of increasing temperature exceed those from a concurrent rise in precipitation in the study area, causing increases in both glacial meltwater production and evapotranspiration; the former appears to have the dominant net hydrologic effect in glacierized catchments, and the latter in glacier-free watersheds. By empirically demonstrating that catchment glacial cover can result in opposite trends in total annual flow volume from river to river within an otherwise hydroclimatologically uniform area, the analysis presents strong evidence that climatic warming can materially affect downstream water resources specifically via glaciological pathways, and also implies that regional generalizations of interpreted or projected hydrologic trends may not be tenable in variably-glacierized regions.

Nous avons appliqué des méthodes statistiques non paramétriques aux données historiques sur l’écoulement fluvial à partir de cinq bassins englacés et quatre bassins non englacés dans le sud-ouest du Yukon et dans le nord-ouest de la Colombie-Britannique, au Canada, pour déterminer si les rivières avec ou sans glacier d’amoncellement de neige répondent de diverses manières considérablement différentes au réchauffement du climat. L’analyse a été posée en termes de contrastes entre les deux catégories en ce qui concerne les tendances à long terme touchant les séries chronologiques annuelles du volume total du débit fluvial. Nous avons constaté que les rivières alimentées par les glaciers devenaient plus grandes et que les courants nivaux devenaient progressivement plus petits au fil des enregistrements historiques selon une tendance régionale au réchauffement observée. Bien que certains effets de ces tendances soient légèrement perceptibles, le résultat global était important d’un point de vue statistique à des niveaux de confiance restrictifs. Considérées dans leur ensemble, les tendances hydrologiques, météorologiques et glaciologiques indiquent que les conséquences sur l’écoulement fluvial de l’augmentation des températures dépassent celles d’une hausse simultanée des précipitations dans la zone d’études, ce qui provoque des augmentations à la fois de la production des eaux de fonte glaciaires et de l’évapotranspiration; la première, l’effet hydrologique final dominant, dans les bassins englacés, et la deuxième, dans les bassins exempts de glaciers. En démontrant empiriquement que le couvert glaciaire du bassin peut donner lieu à des tendances opposées dans le volume total du débit annuel d’une rivière à une autre à l’intérieur d’une zone autrement uniforme sur le plan hydro-climatologique, l’analyse présente des preuves solides voulant que le réchauffement climatique peut matériellement influer sur les ressources hydriques en aval, en particulier via des voies glaciologiques, et l’analyse implique également que les généralisations régionales des tendances hydrologiques interprétées ou projetées ne sont peut-être pas défendables dans les régions à l’englaciation variable.