Characterizing Pineapple Express storms in the Lower Mainland of British Columbia, Canada

Christina M. Spry; Karen E. Kohfeld; Diana M. Allen; David Dunkley; Ken Lertzman

摘要

Pineapple Express (PE) storms are subtropical winter storm systems that are known to trigger precipitation-induced natural hazards. However, they have not previously been well characterized in the Lower Mainland of British Columbia. This study uses an established chronology of PE storms to identify and compare PE and non-PE storms, using (1) meteorological variables recorded at meteorological stations from the Vancouver International Airport and Capilano watershed, (2) streamflow variables from a hydrometric station in Capilano watershed and (3) precipitation samples collected for oxygen isotope analysis from 27 recent storms identified as PE or non-PE storms using satellite imagery. Historical trends in PE storms were then estimated using records of PE storm magnitude (as recorded at Vancouver International Airport) and frequency (as determined from the subset of PE storms that made landfall between 47.5 and 52.5°N) for the period of 1948 to 2011. Results from a Mann-Whitney U-test suggest that median precipitation values of PE storms are significantly higher than those of non-PE storms at the Capilano watershed. Comparisons of the 75th, 80th, 85th, 90th and 95th quantiles suggest that both precipitation and streamflow rates at stations in the Capilano watershed were significantly higher for PE storms than for non-PE storms. Precipitation samples from three PE storms identified with satellite imagery exhibited substantially less-depleted oxygen isotope ratios compared with non-PE storms, consistent with a subtropical water vapour source inferred from satellite images. In effect, from 1948-2007, Vancouver experienced 0-7 days/ year that are classified as PE storm days, and these storm days contributed an average of 11 and 17% to annual precipitation and stream discharge totals, respectively. Annual PE storm maxima (i.e. total precipitation for the largest PE storm day in a given year) show significant correlations with both storm frequency and annual average temperature, suggesting that the largest PE storms tend to occur in warmer years with increased storm activity. The study also suggests an inverse relationship between the percent contribution of PE storms to annual precipitation and the Madden-Julian Oscillation (MJO) index. These results suggest that water years (1 October-30 September) with substantial PE precipitation are correlated with the negative phase of the MJO when convection is enhanced in the western Pacific Ocean.%Les dépressions en provenance d'Hawaï sont des systèmes de tempêtes d'hiver subtropicales qui sont connus pour leur capacité à déclencher des dangers naturels provoqués par les précipitations. Cependant, par le passé elles n'ont pas été bien caractérisées dans la vallée du bas Fraser de la Colombie-Britannique. La présente étude a fait appel à une chronologie établie de dépressions en provenance d'Hawaï afin d'identifier et de comparer les dépressions en provenance d'Hawaï et celles qui n'en sont pas, à l'aide (a) de variables météorologiques enregistrées à des stations météorologiques de l'Aéroport international de Vancouver et dans le bassin hydrographique de la rivière Capilano; (b) de variables d'écoulement fluvial d'une station hydrométrique dans le bassin de la rivière Capilano; (c) d'échantillons de précipitations recueillis à des fins d'analyse de l'isotope de l'oxygène provenant de 27 tempêtes récentes identifiées en tant que dépressions en provenance d'Hawaï ou non à l'aide de l'imagerie satellitaire. Les tendances historiques en matière de dépressions en provenance d'Hawaï ont ensuite été estimées à l'aide d'enregistrements de l'ampleur de la dépression en provenance d'Hawaï (faits à l'Aéroport international de Vancouver) et de la fréquence (telle qu'elle a été déterminée à partir du sous-ensemble de dépressions en provenance d'Hawaï, dont l'arrivée à terre se situait entre 47.5 et 52.5° N) pour la période allant de 1948 à 2011. Les résultats d'un test de Mann-Whitney permettent de penser que les valeurs de précipitations moyennes des dépressions en provenance d'Hawaï sont considérablement plus élevées que celles des tempêtes autres que les dépressions en provenance d'Hawaï dans le bassin de la rivière Capilano. Les comparaisons des 75e, 80e, 85e, 90e et 95e quantiles semblent indiquer qu'à la fois les taux de précipitations et d'écoulement fluvial aux stations situées dans le bassin de la rivière Capilano étaient considérablement plus élevés pour les dépressions en provenance d'Hawaï que pour les tempêtes autres que ces mêmes dépressions. Les échantillons de précipitations provenant de trois dépressions en provenance d'Hawaï identifiées à l'aide de l'imagerie par satellite ont affiché des ratios considérablement moindres d'appauvrissement en isotopes de l'oxygène comparativement à ceux des tempêtes autres que les dépressions en provenance d'Hawaï, en harmonie avec la source de vapeur d'eau subtropicale qui ressort des images prises par satellite. En effet, de 1948 à 2007, Vancouver a connu de 0 à 7 jours par année ayant été classés comme étant des jours de dépression en provenance d'Hawaï, et ces journées de dépression ont contribué en moyenne l'équivalent d'un taux de 11 % et de 17 % des précipitations annuelles et des totaux des débits des cours d'eau, respectivement. Les maximums annuels liés aux dépressions en provenance d'Hawaï (c'est-à-dire les précipitations totales pour le plus important jour de dépression en provenance d'Hawaï au cours d'une année donnée) révèlent d'importantes corrélations avec la fréquence de la tempête de même qu'avec la température moyenne annuelle, ce qui porte à croire que les plus grandes dépressions en provenance d'Hawaï ont tendance à se produire au cours des années plus chaudes où les tempêtes connaissent une plus grande activité. L'étude tend aussi à indiquer une relation inverse entre l'apport en pourcentage des dépressions en provenance d'Hawaï aux précipitations annuelles et l'indice d'oscillation de Madden Julian (MJO). Ces résultats donnent à penser que les années hydrologiques (du 1er octobre au 30 septembre) qui s'accompagnent d'importantes précipitations de dépressions en provenance d'Hawaï sont corrélées avec la phase négative du MJO lorsque la convection est accrue dans l'océan Pacifique occidental.

机译：菠萝快车（PE）风暴是亚热带冬季风暴系统，已知会引发降雨引起的自然灾害。但是，它们以前在不列颠哥伦比亚省的低陆平原没有很好的特征。这项研究使用既定的PE风暴年表来识别和比较PE和非PE风暴，方法是：使用（1）温哥华国际机场和Capilano流域的气象站记录的气象变量，（2）Capilano的水文站的流量变量分水岭和（3）使用卫星图像从27个最近被确定为PE或非PE风暴的风暴中收集的氧同位素分析样品。然后使用1948年至2011年期间的PE风暴强度（在温哥华国际机场记录）和频率（由登陆在47.5至52.5°N之间的PE风暴子集确定）的记录来估算PE风暴的历史趋势。。Mann-Whitney U检验的结果表明，在Capilano流域，PE风暴的中值降水量明显高于非PE风暴的中值。第75、80、85、90和95位分位数的比较表明，PE风暴比非PE风暴的Capilano流域站的降水量和流量均显着更高。与非PE暴风雨相比，用卫星图像识别的3次PE暴风雨的降水样品显示出的氧同位素比率大大降低，这与从卫星影像推断出的亚热带水蒸气源一致。实际上，从1948年至2007年，温哥华经历了0-7天/年，被分类为PE暴风雨日，这些暴风雨日分别为年降水量和溪流排放总量贡献了11％和17％。每年的PE风暴最大值（即给定年份中最大的PE风暴日的总降水量）与风暴频率和年平均温度都显示出显着的相关性，这表明最大的PE风暴往往发生在温暖的年份，且风暴活动增加。研究还表明，PE风暴对年降水量的贡献百分比与Madden-Julian振荡（MJO）指数呈反比关系。这些结果表明，当西太平洋对流增强时，具有大量PE降水的水年（10月1日至9月30日）与MJO的负相相关。％温度降低导致温度升高。 “从亚热带危险品到自然品的所有批评。哥斯达黎加不列颠哥伦比亚省弗雷泽·德拉·科隆比－布里坦尼克市的同乐堂。 Laprésenteétude的诉说书，适用于产地和产地的比较和鉴定，适用于变数产地和产地的鉴定和鉴定登记了国际机场，温哥华国际机场和温哥华卡皮拉诺河拉贝辛水文站；（b）卡皮拉诺河沿岸的变种河水库；（c）27个温度基准的d'échantillonsde fins d'fins d'fins d'final d'ooxygène鉴定人的身份证明书，d'hawaïou nonàl'a'saide de l'a'eiderie鉴定人的身份证明书。达芬奇起源和历史发展趋势研究中心（Avenue de France）达芬奇起源和发展趋势在哈瓦伊州的苏维埃音乐节上演出，但不要在47.5和52.5°N的北面倒水，并于1948年至2011年在全国范围内进行演出。Lesrésultatsd曼彻斯特-惠特尼持久性检验标准，哈瓦那松果油原产地证明书，哈瓦那松果油原产地证书法国比较，75e，80e，85e，90e和95e分位数相似的指示物，例如，在河岸上形成的辅助河道和在河岸上形成辅助河道的河道，都具有很强的抗压能力Hawaïque pour lestempêtesautres que ces ce mesdêpressions。普罗旺斯地区的普罗旺斯地区普罗旺斯地区原产地证明书和卫星影像按比例分配法证明了同位素和环氧丙烷的对比d'Hawaï，来自亚热带的vapeur d'eau的和谐音源，图像价格与卫星相同。效果，从1948年到2007年，温哥华每年经历0到7天被归类为夏威夷的抑郁日，而这些抑郁日的平均贡献率为11％年降水量和总河流流量的17％。夏威夷每年抑郁的年度最大值（即给定年份夏威夷最大抑郁日的总降水量）与频率有很强的相关性暴风雨以及年度平均气温的变化，这表明夏威夷的最大萧条往往发生在风暴更加活跃的较暖年份。该研究还倾向于指出夏威夷凹陷对年降水量的贡献百分比与Madden Julian振荡指数（MJO）之间存在反比关系。这些结果表明，当太平洋对流增加时，伴随着夏威夷沉重降水的水文年（10月1日至9月30日）与MJO的负相相关。西。

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