Atmospheric contribution to hydrologic variations in the Arctic

Abstract

High‐latitude rawinsonde data for 18 years (1973–1990) are used to compute the atmospheric moisture flux convergence over two regions: the Arctic Ocean and the Mackenzie River drainage basin. The primary objectives are to assess the interannual variability and to compare the macroscale hydrologie regimes of the two regions. The moisture flux convergence is positive in all months over the Arctic Ocean, but is occasionally negative during summer over the Mackenzie Basin. The climatological seasonal cycle of the moisture convergence contains a late‐summer (August‐September) maximum over the Arctic Ocean but a late‐summer minimum over the Mackenzie Basin. Evaporation, deduced from the moisture inflow and independent data on precipitation, makes a much greater contribution to the atmospheric moisture budget of the Mackenzie domain, especially during summer. The respective equivalent area averages of the 18‐year annual mean moisture flux convergence, precipitation and derived evaporation are 17.3, 19.5 and 2.2 cm a^‐1 for the Arctic Ocean and 24.9, 33.6 and 8.7 cm a^‐1 for the Mackenzie domain. However, the range of interannual variations of the flux convergence is about ±50% of the annual means and more than twice the monthly means. The annual totals of the flux convergence are correlated with station‐derived precipitation over the Mackenzie domain and with yearly variations of the Mackenzie discharge. The moisture flux convergence over the Mackenzie domain suggests that station reports underestimate precipitation during the winter months by amounts equivalent to several centimetres per annum.

Résumé

On utilise les données de sonde radiovent aux hautes latitudes de 18 années (1973–1990) pour calculer la convergence du flux d'humidité atmosphérique au‐dessus de l'océan Arctique et du bassin versant du Mackenzie. Le but principal est d'évaluer la variabilité interannuelle et de comparer les régimes hydrologiques de grandes échelles des deux régions. La convergence du flux d'humidité est positive pour tous les mois au‐dessus de l'océan Arctique mais occasionnellement négative pendant l'été au‐dessus du basin versant du Mackenzie. Le cycle climatologique saisonnier de la convergence de l'humidité a, tard en été (août‐sept.), un maximum sur l'océan Antique mais un minimum sur le basin versant. L'evaporation déduite du flux entrant d'humidité et de données indépendantes sur la précipitation, contribue beaucoup plus au budget d'humidité atmosphérique de la région du Mackenzie, surtout en été. Respectivement, les moyennes aréolaires équivalentes, basées sur la moyenne annuelle sur 18 années, du flux de convergence de l'humidité, de la précipitation et de l’ evaporation dérivée, sont de 17,3, 19,5 et 2,2 cm a^‐1 pour l'océan Arctique et de 24,9, 33,6 et 8,7 cm a∼^l pour la région du Mackenzie. Toutefois, l'amplitude des variations interannuelles de la convergence du flux est d'environ ±50% des moyennes annuelles et plus du double des moyennes mensuelles. Les totaux annuels de la convergence du flux sont correlés avec les précipitations dérivées des stations du basin du Mackenzie et avec les variations annuelles du débit sortant du Mackenzie. La convergence du flux d'humidité sur le basin du Mackenzie indique que les stations sous‐estiment la précipitation durant les mois d'hiver par des montants équivalant à plusieurs centimètres par année.