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A 250-year perspective on high spring flows and climatic drivers in eastern boreal Canada from flood rings.
(Seminar) University of Arizona College of Science - 2023, Nov 15 - Tree-Ring Seminars
Flood severity in eastern boreal Canada has increased in recent decades (1990–2020) and is likely to increase with projected climate change in the 21st century. The lack of instrumental hydroclimatic data makes the study of paleoenvironmental indicators necessary to identify historical trends and long-term hydroclimatic trajectories. However, in boreal environment where water is not a limiting factor to tree growth, using tree ring width as a single proxy might not allow to capture a complete spectrum of hydrological variability. This project presents recent applications and developments of the ‘flood ring’ anatomical markers for dendrohydrological reconstructions in boreal environments and aimed (1) to reconstruct and study the natural historical variability of spring floods, (2) to determine the spatial coherence patterns between flood onset and climatic forcings, and (3) to identify long-term trends in regional runoff to project forecast trajectories of spring floods and their meteorological determinants under different climate change scenarios.
(Conference) Montréal - 2022, Jun 28 - AmeriDendro 2022
Few spring paleoclimate records are available for boreal Canada and given the warming of spring temperatures in recent decades and its impact on snowmelt and hydrological processes, the search for spring climate proxies is receiving increasing attention. Tree-ring anatomical features and intra-annual widths were used to reconstruct regional mean March-April-May temperature from 1770 to 2016 in eastern boreal Canada. Nested principal component regressions calibrated on 116 years of gridded temperature data were developed from one Fraxinus nigra and ten Pinus banksiana sites. The reconstruction indicated three distinct phases in spring temperature variability since 1770. Ample phases of multi-decadal warm and cold springs persisted until the end of the Little Ice Age (~1875) and were gradually replaced since ~1940 by decadal to interannual variability associated with an increase in the frequency and magnitude of warm springs. Significant correlations with other paleotemperature records, and gridded snow cover extent and runoff support that historical high floods were associated with late, cold springs with heavy snow cover. Most of the high spring floods reconstructed for the nearby Harricana River also coincided with the lowest reconstructed spring temperatures. However, the last 50 years of observed and reconstructed mean spring temperature showed a reduction in the number of extreme cold springs contrasting with the last few decades of extreme flooding in the eastern Canadian boreal. This result indicates that warmer late spring mean temperatures on average may contribute, among other factors, to advance the spring ice break-up and to likely shift the contribution of snow to rain in spring flooding processes.
Flood ring Production modulated by river regulation in eastern boreal Canada
(Poster) Montréal - 2022, Jun 29 - AmeriDendro 2022
In eastern boreal Canada, in the absence of long gauge records, changes in tree-ring anatomy of periodically flooded trees have allowed reconstruction of spring floods in natural rivers. This study analyzes the effect of regulation on the flood rings (FR) occurrence and on ring widths in Fraxinus nigra trees growing at 5 sites distributed along the Driftwood River floodplain to determine if a flood reconstruction using FR could be done in regulated rivers. Driftwood River was regulated by a dam in 1917 that was replaced at the same site in 1953. Ring width revealed little to no evidence of the impact of regulation, unlike the FR. Prior to 1917, high frequencies of well-defined FR were recorded during known floods, as indicated by significant correlations with reconstructed discharge of the nearby Harricana River. FR frequencies and intensities after 1917, and mostly after 1953, gradually decreased and were composed of weakly-defined FR, some corresponding to known floods, other years likely reflecting dam management. Strength of the correlations with Harricana River discharge also gradually decrease starting after 1917. At each site, trees in the upper floodplain recorded less frequent FR following 1917 and 1953 than shoreline trees, indicating that water level regulation limited floodplains’ flooding. Compared to downstream of the dam, upstream sites recorded more FR in the post-dam period, highlighting the importance of considering the position of the site in the river continuum and relative to flood exposure during sampling. The results showed that sampling trees in multiple riparian stands and hydrological contexts at a far distance from dams could help disentangle the flooding signal from the dam management signal.
Perspectives historiques et futures des inondations dans les Plaines de l’Abitibi
(Seminar) 2022, Jun 01 - Séminaire Ouranos
La région Abitibi a connu des inondations de dégel printanier majeures et répétitives à l’échelle des dernières décennies. Pour cette région productrice d’hydroélectricité, l’estimation des impacts potentiels des changements climatiques sur le régime des rivières est une priorité. Les projections climatiques prévoient un renforcement de la fréquence et de la magnitude des inondations de printemps, pour lesquelles les facteurs et forçages climatiques restent peu connus. Des études antérieures au Lac Duparquet indiquent que l’anatomie des cernes de croissance de frênes noirs (Fraxinus nigra Marsh.) pourraient être utilisés comme indicateurs des crues printanières. Un projet de Doctorat en partenariat avec Ouranos a été initié en 2017 pour (1) reconstituer et étudier la variabilité historique des inondations printanières par l’étude des cernes de crues ainsi que leurs patrons de cohérence spatiale; (2) reconstituer et étudier les mécanismes climatiques à l’origine du déclenchement des crues printanières historiques; (3) puis identifier les tendances climatiques à long terme de l’écoulement régional pour être en mesure de projeter les trajectoires prévisionnelles des crues printanières et leurs facteurs météorologiques déterminant sous différents scénarios de changements climatiques à. Ce projet à contribuer à l’avancement des connaissances et de la compréhension du climat et des débits printaniers régionaux durant et après le Petit-Âge Glaciaire et apporte une base pour la compréhension à plus large échelle des conditions climatiques qui engendrent des hauts débits printaniers dans l’est du Canada boréal. Ce projet a également développé la méthode des cernes de crues qui pourraient, à terme, être utilisés à grande échelle au Québec, y compris sur les rivières régulées, ou dépourvues d’enregistrements hydrologiques, pour étudier les tendances historiques à long terme des crues printanières et étudier les effets potentiels des changements climatiques.
Apport des cernes de crues (flood rings) à la reconstitution des crues de dégel printanier au Québec
(Seminar) 2021, Dec 12 - Webinaire du Réseau InterSectoriel des Inondations du Québec (RIISQ)
Au Nord du Québec et dans un contexte de changements climatiques et de données hydrologiques historiques fragmentaires, comprendre la variabilité naturelle des débits et planifier les effets potentiels des changements climatiques sur les ressources en eau et les risques inondations restent difficile. Durant cette dernière décennie, la dendrochronologie et l’étude des ‘cernes de crues’ ont permis de reconstruire les crues printanières et d’étudier leur variabilité à l’échelle des dernières centaines d’années, dans les rivières naturelles et régulées. Ce nouveau proxy hydrologique sera présenté à travers (1) une reconstitution du débit printanier (1771- 2016 CE) de la rivière Harricana démontrant que la fréquence et l’amplitude des crues ont augmenter depuis la fin du Petit Âge Glaciaire et particulièrement depuis 1950, (2) une analyse de la cohérence spatiale des débits printaniers dans plusieurs bassins versants de l’Est du Québec, et (3) l’effet de la régularisation des rivières sur la production et l’utilisation des cernes de crues en hydrologie. A terme, les cernes de crues pourraient être utilisés à grande échelle au Québec, y compris sur les rivières régulées, ou dépourvues d’enregistrements hydrologiques, pour étudier les tendances historiques à long terme des crues printanières et étudier les effets potentiels des changements climatiques.
(Symposium) 2020, Oct 28 - 8e Symposium Ouranos: L'eau au service de l'énergie
Comment la dynamique historique des crues printanières a-t-elle changé dans l'est du Canada boréal et ces changements sont-ils liés à la variabilité récente du climat ? Une reconstitution du débit printanier (1771-2016 CE) a été conduite à partir de l’étude anatomique de cernes annuels d’arbres inondés périodiquement. Les nouveaux indicateurs utilisés (surface des lumens et nombre de vaisseaux du bois initial) s’avèrent d’excellents indicateurs hydrologiques pour reconstituer à la fois les bas et hauts débits. La reconstitution indique que la fréquence et l’intensité des crues printanières ont augmentés depuis la fin du Petit Âge Glaciaire (1850-1870 CE). Les corrélations entre le débit reconstitué et les débits instrumentaux des rivières régionales, ainsi que les débits printaniers sans précédents au cours des dernières décennies par rapport à la variabilité naturelle historique des 250 dernières années, suggèrent que l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des crues est liée aux changements climatiques.
(Conference) Vienna - 2020, May 6 - EGU General Assembly 2020
(Conference) San Fransisco - 2019, Dec 8 - AGU Fall Meeting
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