Over land, the daytime evolution of the convective boundary layer (CBL) is driven by the strong surface forcing evolution. Recent modeling studies have demonstrated that models cannot capture the observed evolution because of difficulty to represent turbulent processes in CBL and shallow cumulus clouds. The purpose of this thesis is to advance our understanding of the structure of clear and cloudy boundary layer over land by providing observational evidence using long-term dataset. Specifically, it focuses on documenting the turbulent structure and properties of CBL and FWC using observations at the U.S. Department of Energy Atmospheric Radiation Measurement Program (ARM) Southern Great Plains (SGP) Climate Research Facility. First, Doppler velocity measurements from insects occupying the lowest 2 km of the boundary layer during summer months are used to map the vertical velocity component in the CBL. The observations cover four summer periods (2004–08) and are classified into cloudy and clear boundary layer conditions. A conditional sampling method is applied to the original Doppler velocity data set to extract coherent vertical velocity structures and to examine plume dimension and its contribution to the total turbulent transport. Profiles of vertical velocity variance, skewness, and mass flux are estimated to study the daytime evolution of the convective boundary layer during these conditions. The properties of summer time FWC clouds are analyzed using the long data record (14–year) of ground-based MMCR (Millimeter Wavelength Cloud Radar) observations at the ARM facility at the SGP site to document the macroscopic and dynamical properties of FWC clouds. Doppler velocities are processed for lower reflectivity thresholds that contain small cloud droplets having insignificant terminal velocities; thus Doppler velocities used as tracers of air motion. A fuzzy-logic based algorithmis developed to eliminate insect radar echoes in the boundary layer that hinder our ability to develop representative cloud statistics. The refined data set is used to document composite daytime evolution of cloud vertical velocity statistics, surface parameters and profiles of updraft and downdraft fractions, updraft and downdraft velocity, and updraft mass fluxes. Statistics on the cloud geometrical properties such as, cloud thickness, cloud chord length, cloud spacing and aspect ratios are calculated on the cloud scale. Lastly, some of the updraft aspects in existing mass-flux parameterizations are tested using the recent observations from Doppler lidar deployed since Midlatitude Continental Convective Cloud Experiment (MC3E). The updraft aspects from two existing mass-flux schemes are evaluated with the Doppler lidar vertical velocity observations to test its applicability over land. The vertical velocity observations in the subcloud layer are analyzed for various cloud conditions by separately decomposing into clear and cloudy regions, and for various cloud fractions to investigate the role of clouds on the subcloud structure. / Sur les continents, l'évolution diurne de la couche limite convective (CLC) est entrainée par l'évolution des forçages de surface. Les modélisations récentes ont démontré que les modèles ne peuvent pas capturer l'évolution observée en raison des difficultés pour représenter les processus turbulents dans les nuages cumulus de la CLC et peu profonde. Le but de cette thèse est de faire progresser notre compréhension de la structure de la couche limite claire et nuageuse sur les terres en fournissant des données d'observation à long terme et en utilisant un ensemble de données. Plus précisément, elle met l'accent sur la documentation de la structure turbulente et les propriétés de la CLC et des cumulus de beau temps (CBT) à l'aide d'observation acquise au site de recherches « Southern Great Plains » (SGP) du programme « Atmospheric Radiation Measurement » (ARM) du Département américain de l'énergie. Premièrement, les mesures de vitesse Doppler des insectes, qui occupent les 2 km au bas de la couche limite pendant les mois d'été, sont utilisés pour cartographier la composante de vitesse verticale dans la CLC. Les observations portent sur quatre périodes estivales (2004 - 08) et sont classées en conditions de couche limite claire et nuageuse. Un procédé d'échantillonnage conditionnel est appliqué aux données d'origine de vitesse Doppler pour extraire les structures cohérentes de vitesse verticale et pour examiner la dimension du panache et sa contribution au transport turbulent total. Les profils de la variance et de l'asymétrie de la vitesse verticale et du flux de masse sont estimés pour étudier l'évolution diurne de la CLC au cours de ces conditions. Les propriétés des nuages CBT d'été sont analysées en utilisant le long jeu de données d'observations (14 années) à partir du sol de MMCR (Radar de nuages à longueur d'onde millimétrique) au laboratoire SGP de ARM afin de documenter les propriétés macroscopiques et dynamiques des nuages CBT. Les vitesses Doppler sont traitées pour des seuils inférieurs de réflectivité qui contiennent de petites gouttelettes de nuages ayant des vitesses terminales négligeables; ainsi les vitesses Doppler sont utilisées comme des traceurs de mouvements de l'air. Un algorithme de logique floue a été développé pour éliminer les échos radar d'insectes dans la couche limite qui entravent notre capacité d'élaborer des statistiques représentatives des nuages. L'ensemble de données raffineés est utilisé pour documenter l'évolution diurne compose des statistiques de vitesse verticale des nuages, les paramètres de surface et des profils des fractions de courant ascendant et descendant, la vitesse des courants ascendant et descendants, et les flux de masse ascendant. Les statistiques sur les propriétés géométriques des nuages telles que, l'épaisseur des nuages, la longueur de corde des nuages, l'espacement des nuages et les rapports d'aspect sont calculés sur l'échelle nuageuse. Enfin, quelques uns des aspects des courants ascendants dans les paramétrisations existantes du flux de masse sont testées en utilisant les observations récentes du lidar Doppler déployé depuis l'expérience « Midlatitude Continental Convective Cloud Experiment » (MC3E). Les caractéristiques des courants ascendants de deux schéma existants de flux de masse sont évalués avec les observations de vitesse verticale du lidar Doppler pour tester son applicabilité sur les terres. Les observations de vitesse verticale dans la couche sous les nuages sont analysées pour différentes conditions nuageuses, en décomposant séparément les régions claires et nuageuses, et pour différentes fractions de nuages pour étudier le rôle des nuages sur la structure sous-nuageuse.

The ability of wetlands to sequester carbon has given them a considerable amount of attention, especially in light of global climate change. To date, many wetland studies have focused on peatlands, however very few studies have been conducted on marshes. This study used the eddy covariance (EC) technique to measure net ecosystem carbon exchange (NEE) and energy exchange at a temperate freshwater cattail marsh near Ottawa, Canada. The objectives of the study were to use a four year dataset to determine the environmental controls on the variability of carbon and water vapour exchange. The annual cumulative NEE was on average -246 ± 31 gCm-2yr-1 ranging from -216 to -260 gCm-2yr-1. The variability in accumulation between years was a result of the timing of spring and fall transitions in the carbon uptake and the length of the growing seasons, each of which were determined by prevailing weather conditions. Evaluation of the interannual variability indicated that the marsh may be sensitive to carbon (C) losses through enhanced respiration under warmer autumn periods. Maximum daily average values of evapotranspiration (ET) reached 10.75, 9.07, 11.70 and 8.36 mm day-1 in 2005, 2006, 2007 and 2008, respectively. Bowen ratio values varied seasonally with values well below unity during the growing season (May to October) illustrating the dominance of latent heat. Evaluation of the evaporative fraction and Priestley-Taylor α indicated the seasonal importance of ET and mid-season high values of the decoupling coefficient (Ω) indicated that the marsh ET is radiatively driven owing its smooth aerodynamic surface and abundance of water. Overall, the marsh ecosystem was a large annual sink for CO2 as compared to other wetland ecosystems and ET rates were highly dependent on radiative input. / La capacité des milieux humides à séquestrer du carbone a beaucoup attiré l'attention, notamment dans le contexte des changements climatiques. À ce jour, bien que plusieurs études aient été menées sur les tourbières, très peu portent sur les marais. Cette étude a utilisé la technique de covariance des turbulences afin de mesurer l'échange écosystémique net (EEN) de CO2 et l'échange d'énergie d'un marécage de quenouilles de l'est de l'Ontario, Canada. Les objectifs de cette étude étaient d'utiliser un ensemble de données de quatre ans afin de déterminer les contrôles environnementaux sur la variabilité des échanges de carbone et de vapeur d'eau. Le EEN annuel cumulé était en moyenne de -246 ± 26,8 gCm-2a-1 allant de -216 à -260 gCm-2a-1. La variabilité de l'accumulation entre les années était le résultat de la synchronisation du printemps et de l'automne au niveau de l'absorption du carbone et de la longueur des saisons de croissance, chacune ayant été déterminée par les conditions météorologiques qui prévalaient. L'étude de la variabilité interannuelle a indiqué que le marécage pourrait être sensible aux pertes de C causées par une augmentation de la respiration au cours de périodes plus chaudes d'automne. Les valeurs moyennes quotidiennes maximales d'évapotranspiration (ET) ont atteint 10,75, 9,07, 11,70 et 8,36 mm jour-1 en 2005, 2006, 2007 et 2008 respectivement. Les valeurs du rapport de Bowen variaient selon la saison, avec des valeurs bien en dessous de l'unité pendant la saison de croissance (mai à octobre), illustrant la dominance de la chaleur latente. Une évaluation de la fraction d'évaporation et du facteur α de Priestley-Taylor indiquaient l'importance saisonnière de l'ET et les valeurs élevées de mi-saison du facteur de découplage (Ω) indiquaient que l'ET du marais est dominé par les radiations en raison de sa surface aérodynamique lisse et de l'abondance d'eau. Dans l'ensemble, l'écosystème du marais était un grand puits de carbone annuel par rapport aux écosystèmes de tourbière et les taux d'ET étaient fortement dépendants de l'apport radiatif.

We present the first year-long climatology of a new real-time global Lagrangian diagnostic system for stratosphere-troposphere exchange. This Environment Canada data set has been producing and archiving daily data since July 20th, 2010. A set of trajectories are calculated every day starting at 00:00UTC using the operational global forecast. They are seeded every 5 hPa between 600 and 10 hPa over the entire globe with even horizontal spacing of 55 km. We examine the mass fluxes across i) the dynamical tropopause,which is taken to be the 2 PVU iso-surface, and ii) the 380K temperature surface. Pole-ward of approximately 20o these two surfaces form a wedge called the Lowermost Stratosphere (LMS). The dynamics responsible for the transport across these two surfaces are very different. Mass flux across 380K, the upper surface, is driven by diabatic effects associated with the Brewer-Dobson circulation. Transport across the dynamical tropopause is dominated by quasi-isentropic mixing associated with baroclinic wave activity. The details of the transport across these two surfaces is known to determine the rate of injection of stratospheric ozone into the troposphere. This transport process is still today one of the major causes of uncertainty concerning the tropospheric ozone budget. Here we present the first one-year climatology of high-resolution global mass transport in the LMS, including geographical distributions and the Northern Hemispheric mass budgets, and will compare our results with previous studies. / Nous présentons la première année de la climatologie en temps réel d'un nouveau système diagnostique lagrangien étudiant les échanges entre la stratosphère et la troposphère. Ce système d'acquisition, en fonction tous les jours à Environnement Canada, de données produit et archive quotidiennement les données depuis le 20 juillet 2010. Un ensemble de trajectoires est calculé chaque jour commençant à 00:00 UTC utilisant les prévisions météorologiques déterminées par Environnement Canada. Ils sont dispersées chaque 5 hPa entre 600 et 10 hPa également autour du globe avec un espacement horizontal de 55 km. Nous examinons le flux de masse i) entre la stratosphère et la troposphère, i.e. au travers de la tropopause dynamique (2PVU iso-surface), et ii) à travers la surface à température de 380K. Dans les extra-tropiques, les deux surfaces se forment un region qu'on appele la haute troposphère et la basse stratosphère. Les dynamiques responsable pour le transport à travers ces deux surfaces sont très différentes. Le flux de masse à 380K, donc la surface supérieure, est déterminé par les effets diabatiques due à la circulation de Brewer-Dobson; alors que le transport à travers la tropopause dynamique est largement dominé par un mélange quasi-isentropique accompagné d'une activité de vagues baroclines. Les détails du transport entre ces deux surfaces sont connus pour déterminer le taux d'injection d'ozone stratosphérique dans la troposphère. Ce processus de transport est encore aujourd'hui une des causes majeures de l'incertitude concernant le budget de l'ozone troposphérique. Dans cette thèse, nous présenterons la première d'une année en climatologie sur le transport de masse global entre la haute troposphère et la basse stratosphère, incluant les distributions géographiques et les budgets de masse de l'hémisphère nord, et nous comparerons nos résultats avec de précédentes études.

Severe weather (SW) can have a huge impact on someone's life and property. Presently at Environment Canada (EC), there is no useful automated tool to help the forecasters in their SW forecast. The goal of this thesis was to develop a useful automated tool to help the SW forecasters in their SW predictions. A severe weather intensity (SWI) index was created from the 1-km Global Environmental Multiscale Limited Area Model (GEM-LAM) outputs. The GEM-LAM 1-km was run on summer days in 2008 and 2009 over Alberta, Ontario, and Quebec. The dataset of summer 2009 was used to create algorithms that use the model's outputs to detect severe thunderstorm structural features, compute the quantity of the ingredients needed to initiate severe thunderstorms, and estimate the intensity and the type of SW expected. The post-processed fields were subjectively verified with the SW observations and radar images for the summer of 2009 leading to a decision tree for the SWI index for each region. An object-oriented method was used to verify the SWI index forecasts with the SW observations for the summer of 2008. The results showed that the SWI index forecast was very accurate over Ontario, accurate over Quebec, and much less accurate over Alberta. The lack of SW observations and the model's spin up mainly affected the results. Finally, the skill of the SWI index forecast was compared to the forecaster-derived SW forecast to verify if the index could help the SW forecasters to improve their SW forecast. The results indicate that the SWI index could improve the prediction of SW events, but not the positioning. / Le temps violent (TV) estival peut avoir un impact important sur la vie des gens et leurs biens. En ce moment, aucun outil n'est assez performant pour aider les prévisionnistes à prévoir le TV. Cette thèse a pour but de créer un outil automatisé pour aider les prévisionnistes dans leurs prévisions de TV d'été. Un indice d'intensité de TV à été créé à partir des données du modèle global environnemental à multiéchelles à aire limitée (GEM-LAM) avec une résolution horizontale de 1 km. Le GEM-LAM 1-km à été roulé pour tous les jours d'été 2008 et 2009 sur les régions de l'Alberta, le sud de l'Ontario et le sud du Québec. Les données de l'été 2009 ont été utilisées pour créer des algorithmes qui utilisent les sorties du modèle pour détecter les structures particulières aux orages violents, évaluer les quantités de plusieurs éléments nécessaires à la formation d'orages violents, et estimer l'intensité et le type de TV attendu. Les champs post-traités ont été subjectivement analysé avec les observations de TV et les images radar pour l'été 2009 permettant de bâtir un arbre de décision pour l'indice d'intensité de TV pour chaque région. Une méthode par objet a été utilisée pour faire une vérification des prévisions de l'indice d'intensité de TV avec les observations de TV pour l'été 2008. Les résultats montrent que la prévision de l'indice d'intensité de TV est très juste pour l'Ontario, est assez juste pour le Québec, mais l'ai beaucoup moins pour l'Alberta. Le faible nombre d'observations de TV et le temps d'ajustement du modèle affectent les résultats. Finalement, la précision de l'indice d'intensité de TV et celle de la prévision de TV émit par un prévisionniste ont été comparées de façon à vérifier si l'indice peut aider le prévisionniste à améliorer sa prévision. Les résultats démontrent que l'indice d'intensité de TV pourrait améliorer la prévision d'un évènement, mais pas son positionnement.

The initialization of water vapour and temperature fields has long been a concern in mesoscale weather forecasting, where small errors in these fields often produce significant errors in the model characterization of mesoscale processes, such as convective initiation. In order to address this issue, a scanning "Mesoscale" Microwave Radiometer has been designed and built at McGill University with the exclusive goal of accurately providing, or at least constraining, three dimensional water vapour fields. An assessment of a scanning microwave radiometer's capability for retrieving water vapour and temperature fields over large (250x250x10km) two- and three-dimensional domains is presented. The information content of an elevation and azimuthal scanning microwave radiometer is assessed using a statistical regression framework. It is shown that a scanning microwave radiometer is, indeed, capable of providing up to 3.9 constraints on water vapour near the instrument decreasing to roughly 0.5 constrains at distances of ~150km, while temperature information is largely restricted to between 1.2 and 0.3 constraints in regions within 50km. The amount of information inherent in the system is also assessed, where it is found that, in order to constrain water vapour to 0.5g/kg throughout a 2D cross-section through the atmosphere, we require 63.2 independent constraints during July and only 3.2 in January, largely distributed between 500 and 4000m altitude. Based on these results, we propose possible modifications to the radiometer system to further facilitate its ability to provide accurate water vapour information at mesoscale resolutions within a three dimensional domain. / L'initialisation de la vapeur d'eau et de la température est, depuis longtemps, un sujet de préoccupation pour les prévisions météorologiques à la méso-échelle, où de petites erreurs dans ces champs produisent souvent des erreurs significatives dans le modèle concernant la caractérisation des processus à la méso-échelle, telles que l'initiation de la convection. Afin de répondre à cette question, un radiomètre micro-ondes à « méso-échelle » a été conçu et construit à l'Université McGill dans le but exclusif de fournir avec précision, ou au moins de contraindre, les champs de vapeur d'eau en trois dimensions. Une évaluation de la capacité d'un radiomètre micro-ondes pour recouvrer la vapeur d'eau et température sur un vaste domaine (250x250x10km) en deux et trois dimensions est présentée. Le contenu de l'information d'un radiomètre micro-ondes à balayage en élévation et en azimut est évalué dans un cadre de régression statistique. Il est démontré qu'un balayage radiomètre micro-ondes est, en effet, capable de fournir jusqu'à 3.9 contraintes sur la vapeur d'eau à proximité de l'instrument diminuant à environ 0.5 contraint à des distances de ~150km , tandis que les informations de température est en grande partie limitée à entre 1.2 et 0.3 contraintes dans les régions plus proche que 50 km. La quantité d'information inhérente au système est également évaluée; on y constate que, dans le but de contraindre la vapeur d'eau avec un précision de 0.5g/kg pour une section 2D à travers l'atmosphère, nous avons besoin de 63.2 contraintes indépendantes en juillet et seulement 3.2 en janvier, distribuées principalement entre 500 et 4000m d'altitude.Basé sur ces résultats, nous proposons d'éventuelles modifications du système radiomètre pour faciliter sa capacité à fournir des informations précises sur la vapeur d'eau à des résolutions méso-échelle dans un domaine tridimensionnel.

<p> Methane (CH₄) is one of the most important greenhouse gases after water vapor and carbon dioxide due to its high concentration and global warming potential 25 times than that of CO₂(based on a 100 year time horizon). Its atmospheric concentration has more than doubled from the preindustrial era due to anthropogenic activities such as rice cultivation, biomass burning, and fossil fuel production. However, the rate of increase of atmospheric CH₄ (or the growth rate) slowed from 1980 until present. The main reason for this trend is a slowdown in the trend of CH₄sources. Measuring stable isotopes of atmospheric CH₄ can constrain changes of CH₄sources. The main goal of this work is to interpret the CH₄ trend from 1978-2010 in terms of its sources using measurements of CH₄ mixing ratio and its isotopes. </p><p> The current work presents the measurements and analysis of CH₄ and its isotopes (&delta;¹³C and &delta;D) of four air archive sample sets collected by the Oregon Graduate Institute (OGI). CH₄ isotope ratios (&delta;¹³C and &delta;D) were measured by a continuous flow isotope ratio mass spectrometer technique developed at PSU. The first set is for Cape Meares, Oregon which is the oldest and longest set and spans 1977-1999. The integrity of this sample set was evaluated by comparing between our measured CH₄ mixing ratio values with those measured values by OGI and was found to be stable. Resulting CH₄ seasonal cycle was evaluated from the Cape Meares data. The CH₄ seasonal cycle shows a broad maximum during October-April and a minimum between July and August. The seasonal cycles of &delta;¹³C and &delta;D have maximum values in May for &delta;¹³C and in July for &delta;D and minimum values between September-October for &delta;¹³C and in October for &delta;D. These results indicate a CH₄ source that is more enriched January-May (e.g. biomass burning) and a source that is more depleted August-October (e.g. microbial). In addition to Cape Meares, air archive sets were analyzed from: South Pole (SPO), Samoa (SMO), Mauna Loa (MLO) 1992-1996. The presented &delta;D measurements are unique measured values during these time periods at these stations. </p><p> To obtain the long-term in isotopic CH₄ from 1978-2010, other datasets of Northern Hemisphere mid-latitude sites are included with Cape Meares. These sites are Olympic Peninsula, Washington; Monta&ntilde;a de Oro, California; and Niwot Ridge, Colorado. The seasonal cycles of CH₄ and its isotopes from the composite dataset have the same phase and amplitudes as the Cape Meares site. CH₄ growth rate shows a decrease over time 1978-2010 with three main spikes in 1992, 1998, and 2003 consistent with the literature from the global trend. CH₄ lifetime is estimated to 9.7 yrs. The &delta;¹³C trend in the composite data shows a slow increase from 1978-1987, a more rapid rate of change 1987-2005, and a gradual depletion during 2005-2010. The &delta;D trend in the composite data shows a gradual increase during 1978-2001 and decrease from 2001-2005. From these results, the global CH₄ emissions are estimated and show a leveling off sources 1982-2010 with two large peak anomalies in 1998 and 2003. The global average &delta;¹³C and &delta;D of CH₄ sources are estimated from measured values. The results of these calculations indicate that there is more than one source which controls the decrease in the global CH4 trend. From 1982-2001, &delta;¹³C and &delta;D of CH₄ sources becomes more depleted due to a decrease in fossil and/or biomass burning sources relative to microbial sources. From 2005-2010, &delta;¹³C of CH₄ sources returns to its 1981 value. There are two significant peaks in &delta;¹³C and &delta;D of CH₄ sources in 1998 and 2003 due to the wildfire emissions in boreal areas and in Europe.</p>

<p> A survey of observations and analyses of the Mars year (MY) 25 planet-encircling dust storm (PDS) on Mars is presented. The environmental causes and dynamical mechanisms responsible for PDS initiation, expansion, decay, and interannual frequency are not fully understood. PDS seasonal occurrence suggests the presence of climatic and environmental components, yet interannual variability suggests that initiation and expansion mechanisms are not solely seasonal in character. The objectives of this research were to better understand the dynamical processes and circulation components responsible for MY 25 PDS initiation and evolution and to analyze why a PDS developed in MY 25 and not in MY 24 or 26.</p><p> Negative anomalies in temperature data with &sim;3-sol periodicity indicate the presence of baroclinic eddies. After comparing these eddies with dust storms observed in satellite imagery, the author hypothesized that six eastward-traveling transient baroclinic eddies triggered the MY 25 precursor storms due to the enhanced dust lifting associated with their low-level wind and stress fields. They were followed by a seventh eddy that contributed to dust storm expansion. All seven eddy cold anomalies were less than &ndash;4.5 K. It is possible that the sustained series of high-amplitude eddies in MY 25 were a factor in PDS onset and expansion.</p>

<p> Ultra-spectrometers with a spectral resolution better than 1 cm_-1, such as AIRS on the AQUA, IASI on the Metop-A/B, and CrIS on the Suomi-NPP, have become operational during the past decade. The radiance spectra measured by these satellite-borne spectrometers provide soundings of the atmosphere with relatively high vertical resolution and high accuracy except for the lower atmosphere. Meanwhile, many ground-based ultra-spectrometers based on the Michelson Interferometer have been incorporated into the Department of Energy Atmospheric Radiation Measurement facilities and aboard NOAA research vessels. These instruments provide temperature and water vapor soundings within the planetary boundary layer continuously with very high vertical resolution. This dissertation develops a retrieval procedure which can combine the radiance measured by ground-based spectrometers and coincident observation from satellite-borne instruments to improve retrieval results throughout the lower atmosphere. </p><p> To verify the feasibility and improved accuracy of the combined retrieval, 90 clear sky cases from four in-situ radiosonde measurement locations or geographical regions, were selected for this study. Each region consists of radiosonde measurements of temperature and water vapor, downwelling radiance spectra measured at approximately the balloon launch time, and upwelling radiance observation by IASI at the location and time coincident with the surface radiance and radiosonde measurements. </p><p> These cases indicate, that when compared with the retrieval from upwelling radiance or downwelling radiance spectra only, there is a significant improvement of the retrieval using combined upwelling and downwelling radiance spectra is observed. At altitude below the 800 hPa pressure level, the errors using the combined retrieval are about 0.5 &ndash; 1 K in temperature, and 20 &ndash; 40 % for water vapor mixing ratio. These errors are approximately one-third the magnitude of errors for the sounding retrieval obtained using satellite upwelling radiance alone.</p>

<p> Scintillometer measurements of the turbulence inner-scale length lo and refractive index structure function C²n allow for the retrieval of large-scale area-averaged turbulent fluxes in the atmospheric surface layer. This retrieval involves the solution of the non-linear set of equations defined by the Monin-Obukhov similarity hypothesis. A new method that uses an analytic solution to the set of equations is presented, which leads to a stable and efficient numerical method of computation that has the potential of eliminating computational error. Mathematical expressions are derived that map out the sensitivity of the turbulent flux measurements to uncertainties in source measurements such as l_o. These sensitivity functions differ from results in the previous literature; the reasons for the differences are explored. </p>

Tuktoyaktuk, a community along the Beaufort coast in the western Canadian Arctic, experiences serious coastal erosion during periods of strong and persistent northwesterly winds during the late summer season when the sea ice coverage reaches its annual minimum. The prevalence of strong northwesterly winds along the Beaufort coast has often been linked to the passage of powerful storms. In this study, a climatology of late summer winds at Tuktoyaktuk is compiled that links the observed wind regime to the orography of the Brooks Range. The climatology and a detailed case study of an extreme wind event indicate that an anticyclone over the Chukchi or western Beaufort Seas is conducive for cold air damming events north of the Brooks Range that alter the pressure gradient in a direction favorable for strong northwesterly geostrophic winds over Tuktoyaktuk to be mixed to the surface in a neutrally stratified atmosphere. / Tuktoyaktuk, une communauté sur la côte de Beaufort à l'ouest de l'arctique canadien, est aux prises à de graves épisodes d'érosion côtière à la fin de l'été, lorsque la couverture glacière est à son minimum et que soufflent de persistants et forts vents du nord-ouest. La prévalence de forts vents du nord-ouest le long de la côte de Beaufort a souvent été lié au passage de puissantes tempêtes. Dans cette étude, une climatologie des épisodes de vent de fin d'été est établie et mise en lien avec avec l'orographie de la chaîne de montagnes Brooks. La climatologie ainsi qu'une étude de cas détaillée d'un épisode de vents de force extrême indiquent qu'un anticyclone au dessus de la mer de Chukchi ou la mer de Beaufort conduit à un blocage d'air froid au nord de la chaîne Brooks qui modifie le gradient de pression dans une direction favorable à un mélange des forts vents géostrophiques nord-ouest au dessus de Tuktoyaktuk jusqu'à la surface dans une atmosphère stratifiée à stabilité neutre.