Water and energy fluxes in the lower Mackenzie valley, 1994/95

Abstract

The 1994/95 water year in the lower Mackenzie Valley was an extraordinary year hydrologically, with the important winter to summer transition being the earliest on record. Unlike more temperate areas, the northern water year is dominated, to a great extent, by this onset of spring which results in the melting of nearly half of the annual precipitation over a period of a few weeks, initiates the thawing of the river and lake ice and the soil active layer, and marks the beginning of the evaporation season. An early winter to summer transition occurred at two small research basins in the Inuvik area and at the East Channel of the Mackenzie River Delta. At the research basins, for example, the spring of 1994/95 had the earliest onset of continuous above‐freezing air temperatures, removal of the snow cover, and initiation of runoff. Consideration of the entire water year at the research basins demonstrates that rain and snow were nearly equal in magnitude, evaporation exceeded runoff, and the annual change in storage was negative to near zero. This negative change in storage was related to the long, snow‐free evaporation season, above‐average air temperatures, and below‐normal precipitation. The unusual winter to summer transition on the Mackenzie River in the eastern portion of the Mackenzie Delta was, in many ways, even more remarkable than that in the research basins. Earlier work had suggested that the timing of the spring breakup was very consistent from year to year. An analysis of the timing of breakup from the early 1960s to the late 1990s, however, shows a trend towards earlier spring breakup, with the mean for the 1990s being nine days earlier than that for the 1960s, and with the 1995 breakup being the earliest on record. Such an early breakup is not only an indication of warm local conditions, but of warm temperatures and an early runoff event over the more southerly areas of the Mackenzie basin. A companion Mackenzie Global Energy and Water Cycle Experiment study illustrates the importance of a high pressure circulation pattern centred east of the basin to this early melt event.

Résumé

[Traduit par la rédaction] L'année hydrologique 1994–1995 dans la vallée inférieure du Mackenzie a été une année extraordinaire du point de vue hydrologique, avec l'importante transition de l'hiver à l'été se produisant le plus tôt jamais observé. Contrairement aux régions plus tempérées, l'année hydrologique boréale est dominée en grande partie par ce début de printemps qui occasionne la fonte de presque la moitié des précipitations annuelles au cours d'une période de quelques semaines, déclenche la fonte de la glace du fleuve et du lac ainsi que le dégel de la couche active du sol et marque le début de la saison d'évaporation. Une transition précoce de l'hiver à l'été s'est produite à deux petits bassins de recherche dans la région d'Inuvik et sur le canal est du delta du fleuve Mackenzie. Aux bassins de recherche, par exemple, le printemps de 1994–1995 a connu la plus précoce date pour les températures de l'air qui se maintiennent continuellement au‐dessus du point de congélation, la perte de la couverture de neige et le début de ruissellement. La prise en compte de l'année hydrologique complète aux bassins de recherche démontre que les chutes de pluie et de neige ont été pratiquement égales en hauteur, que l'évaporation a dépassé le ruissellement et que le changement annuel dans le stockage a été de négatif à presque nul. Cette modification négative du stockage a été causée par la longue saison d'évaporation sans neige, par des températures de l'air au‐dessus de la normale et par des precipitations en‐dessous de la normale. La transition inhabituelle de l'hiver à l'été sur le fleuve Mackenzie dans la partie est du delta du Mackenzie a été, selon différents aspects, encore plus remarquable que celle observée aux bassins de recherche. Une étude antérieure avait suggéré que le moment où la débâcle printanière survient était très constant d'une année à l'autre. Toutefois, une analyse du déclenchement des débâcles du début des années 1960 à la fin des années 1990 démontre une tendance vers une débâcle printanière plus hâtive, la moyenne des années 1990 étant de 9 jours plus hâtive que celle des années 1960 et le dégel de 1995 étant le plus précoce observé. Une telle débâcle hâtive est non seulement une indication de conditions locales chaudes, mais également de temp ératures chaudes et d'une débâcle hâtive au‐dessus des régions plus au sud du bassin du Mackenzie. Une etude parallèle, l'Expérience mondiale sur les cycles de l'énergie et de l'eau du Mackenzie, illustre l'importance d'un régime de circulation de haute pression centré à l'est du bassin pour cet événement de fonte hâtive.

Notes

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