Anatomy of an Extreme Event: The July 14–15, 2004 Peterborough Rainstorm

Abstract

The July 14−15, 2004 rainstorm in Peterborough, Ontario, produced the largest 24 hour total rainfall depth (>220 mm) on record for southern Ontario. The storm was localized over the city for much of this period and rainfall depths and peak rainfall intensities dropped markedly with distance from the city. Peak intensity for 0.5 hour duration at the Trent Weather Station (TWS) in the north end of the city was 93 mm h−1, while peak intensity for one hour duration was 87 mm h−1. Even greater intensities may have occurred in other parts of the city. These intensities exceeded the corresponding 100−year return period values (81 and 53 mm h−1, respectively) estimated from the 1971 to 2002 record at the Peterborough Airport (PA) station, southwest of the city. Another critical characteristic of the July 14−15, 2004 storm was the distinctive shape of its intensity−duration−frequency curve relative to that for the PA. The TWS intensities for the July 14−15, 2004 storm showed a more protracted decline with increasing duration compared to the PA 100−year return period values. The storm produced the largest instantaneous peak flow on record for Jackson Creek, which flows through Peterborough's downtown area. Peak rainfall intensities exceeded the infiltration capacities of artificial surfaces as well as many nominally−pervious surfaces in Peterborough and the ensuing surface runoff contributed to widespread flooding in the city. These results strongly suggest that such storm properties, and their influence on surface runoff generation in urban areas, need to be considered when planning engineering structures such as storm sewer networks and storm water retention ponds in the Peterborough region.

La tempête de pluie des 14 et 15 juillet 2004 à Peterborough, en Ontario, a donné lieu à la plus importante hauteur pluviométrique totale jamais enregistrée pour le sud de l'Ontario au cours d'une période de 24 heures (>220 mm). Cette tempête était localisée au-dessus de la ville pendant la plus grande partie de cette période et les hauteurs de pluie et les pointes d'intensité de la pluie ont chuté de manière prononcée à une certaine distance de la ville. L'intensité maximale pour une durée de 0,5 heure à la station météorologique de Trent (SMT), à l'extrémité nord de la ville, était de 93 mm h−1, alors que l'intensité maximale pour une durée de une heure était de 87 mm h−1. Dans d'autres parties de la ville, de plus fortes intensités se sont peut-être même produites. Ces intensités étaient supérieures aux valeurs correspondantes de la période de récurrence de 100 ans (81 et 53 mm h−1, respectivement) estimées à partir des enregistrements de 1971 à 2002 à la station de l'aéroport de Peterborough (AP), au sud-ouest de la ville. Une autre caractéristique critique de la tempête des 14 et 15 juillet 2004 réside dans la forme distinctive de sa courbe intensité-durée-fréquence par rapport à celle de l'AP. Les intensités de la SMT pour la tempête des 14 et 15 juillet 2004 ont révélé un déclin plus prolongé, accompagné d'une durée croissante comparativement aux valeurs de la période de récurrence de 100 ans pour l'AP. La tempête a produit le plus grand débit de pointe instantané enregistré à ce jour pour le ruisseau Jackson, qui traverse la région du centre-ville de Peterborough. Les intensités pluviales de pointe ont dépassé le taux maximal d'infiltration des surfaces artificielles ainsi que des nombreuses surfaces en principe perméables à Peterborough. L'écoulement de surface qui s'en est suivi a contribué à une inondation généralisée dans la ville. Ces résultats suggèrent fortement que les caractéristiques des tempêtes de cette nature, et leurs retombées sur la production de l'écoulement de surface en région urbaine, doivent être prises en considération lors de la planification des ouvrages de génie civil tels que les réseaux d'égouts pluviaux et les bassins de retenue des eaux d'orage dans la région de Peterborough.