The coldest surface temperatures in Canada are associated with arctic air masses. These air masses form during the snow-covered and low-sunlight environment of the high-latitude northwest in the winter. This is a region that has been experiencing intense localized surface temperature warming that has not been well captured by climate models. The purpose of this study is to examine the arctic air masses of the region in detail, the larger synoptic context of changes in temperature intensity across Canada in which they are embedded, their thermodynamic properties, and secular changes that they may be experiencing.Trends in temperature anomalies relative to a 30-year running mean were examined, a measure of changes in intensity separated from changes in the mean. Trends towards decreasing variability were found in the southwest and northeast during the winter and trends in increasing variability in the Prairies, southern Ontario and Quebec during mid-winter and in the Atlantic stations in the early-spring. However, no trends were found in the variability of the northwest meaning that even though temperatures inside arctic air masses are increasing, their intensity relative to the 30-year running mean has not been changing.Ninety-three arctic air masses were isolated, using the anomalies calculated relative to the 30-year running mean, and examined. They were found to be deep-layer cold-air damming events associated with an intense anticyclone in the lee of the Canadian Rockies. Using a thermodynamic budget, we find the primary formation mechanism to be diabatic, with cold-air advection playing a small role, counter-balanced by subsidence warming. Sublimation cooling from snowfall at the start of the formation is one of the diabatic processes playing a role. A secular trend toward deeper events was found and decreased radiative cooling during the event, possibly owing to increased cloudiness.In a case study of an intense and long-lived event in February of 1979, moisture was found to be a crucial component in maintaining the cold air. Ice crystals radiatively cool the layer in which they are embedded but settle gravitationally over time or are brought to the ground through subsidence. Moisture must be replenished by precipitation if the air mass is to continue cooling. Moisture transport into the event region is primarily from the upper-levels, 700 hPa, from cyclones in the Gulf of Alaska and from the north over the pole, where it precipitates and falls into the lower-levels. / Les températures de surface les plus froides au Canada sont associées aux masses d'air arctiques. Ces masses d'air forment pendant l'environnement snow-covered et de bas-lumière du soleil du nord-ouest de haut-latitude en hiver. C'est une région qui avait éprouvé le chauffage localisé intense de température de surface qui n'a pas été bien capturé par des modèles de climat. Le but de cette étude est d'examiner les masses d'air arctiques de la région en détail, le contexte synoptique plus grand des changements de l'intensité de la température à travers le Canada auquel ils sont inclus, leurs propriétés thermo-dynamiques et changements séculaires qu'ils peuvent éprouver.Des tendances dans des anomalies de la température relativement à un moyen de fonctionnement de 30 ans ont été examinées, une mesure de changements de l'intensité séparée des changements du moyen. Des tendances vers la variabilité décroissante ont été trouvées dans le sud-ouest et le nord-est pendant l'hiver et les tendances dans la variabilité croissante les prairies, l'Ontario méridional et au Québec pendant le plein hiver et dans les stations atlantiques dans le tôt-ressort. Cependant, aucune tendance n'a été trouvée dans la variabilité de la signification du nord-ouest que quoique les températures à l'intérieur des masses d'air arctiques augmentent, leur intensité relativement au moyen de fonctionnement de 30 ans avait changé.Quatre-vingt-treize masses d'air arctiques ont été isolées, utilisant les anomalies calculées relativement au moyen de fonctionnement de 30 ans, et examinées. Elles se sont avérées air froid de profond-couche endiguer des événements liés à un anticyclone intense dans la lie des Rocheuses canadiennes. Utilisant un budget thermo-dynamique, nous trouvons le mécanisme primaire de formation pour être diabatic, avec l'advection d'air froid jouant un petit rôle, équilibré par le chauffage d'affaissement. La sublimation se refroidissant des chutes de neige au début de la formation s'est également avérée pour jouer un rôle. Une tendance séculaire vers des événements plus profonds a été trouvée et a diminué le refroidissement radiatif pendant l'événement, probablement dû à l'opacité accrue.Dans une étude de cas d'un événement intense et longévital en février de 1979, l'humidité s'est avérée un composant crucial en maintenant l'air froid. Les cristaux de glace radiatively refroidissent la couche dans laquelle ils sont enfoncés mais arrangent gravitationellement avec le temps ou sont apportés à la terre par l'affaissement ; ils doivent être complétés le niveau par la précipitation si la masse d'air est de continuer de se refroidir. Le transport d'humidité dans la région d'événement est principalement des niveaux supérieurs, des cyclones dans le Golfe de l'Alaska et du nord au-dessus du poteau, où il précipite et tombe dans les niveaux plus bas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.96877 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Turner, Jessica |
| Contributors | John Richard Gyakum (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Atmospheric and Oceanic Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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