Characterization of Cloud and Precipitation Features over Southern Baffin Island and Adjacent Areas during STAR

Abstract

This study focuses on cloud and precipitation features over southern Baffin Island and the adjacent oceanic regions for the period 1 October to 30 November 2007. This period corresponds with the Storm Studies in the Arctic (STAR) field research project based in Iqaluit, Nunavut, Canada. Satellite data from CloudSat and Aqua were obtained from which a number of parameters were used to examine clouds and precipitation. A total of 91 orbital segments were examined comprising 82,388 vertical profiles. During the observation period, clouds were observed 86% of the time, but precipitation was only observed 13% of the time when clouds were present, and there was a preference for the precipitation to occur over regions of higher terrain. The mean cloud top height and temperature were 2.3 km above sea level (ASL) and −20°C, respectively, but 18% of tops were higher than 7 km. The majority (76%) of clouds were characterized by single-layer clouds although multi-layer clouds were also common with up to four cloud layers sometimes present. Four significant storm events, including the remnants of Hurricane Noel, were studied in greater detail. These were deep cloud systems (more than 5 km thick) with high and cold cloud tops (higher than 7 km ASL and as low as −65°C, respectively) and layering (up to four layers). Strong vertical and horizontal variations in reflectivity indicated, for example, regions of sublimation and/or evaporation aloft as well as orographic precipitation. Frequency diagrams of radar reflectivity profiles illustrated varying precipitation production features including layers of precipitation growth and reduction. R ésumé [Traduit par la rédaction] Dans la présente étude, nous nous penchons sur les caractéristiques des nuages et des précipitations dans la partie méridionale de l’île de Baffin ainsi que dans les zones océaniques adjacentes entre le 1er octobre et le 30 novembre 2007. C'est entre ces deux dates que s'est déroulée la campagne météorologique du projet de recherche Storm Studies in the Arctic (STAR) dans la localité d'Iqaluit au Nunavut, Canada. Nous avons utilisé les données des satellites CloudSat et Aqua pour établir un certain nombre de paramètres en vue d’étudier les nuages et les précipitations. En tout, nous avons examiné 91 portions d'arc d'orbite, comprenant 82,388 profils verticaux. Au cours de la période visée, nous avons observé des nuages 86% du temps, mais des précipitations, 13% du temps seulement lorsqu'il y avait des nuages. Les précipitations se sont produites surtout dans les régions en plus haute altitude. En moyenne, le sommet des nuages atteignait 2,3 km de haut par rapport au niveau de la mer (ASL), et la température, −20°C, mais 18% des sommets dépassaient 7 km d'altitude. Dans la majorité des cas, il s'agissait de nuages monocouches (76%). Toutefois, nous avons aussi souvent observé des nuages multicouches, le nombre de couches superposées pouvant aller jusqu’à quatre. Nous avons étudié de façon plus exhaustive quatre tempêtes majeures, notamment les restes de l'ouragan Noël. Il s'agissait de systèmes de nuages épais (plus de 5 km) caractérisés par des sommets froids de nuages élevés (plus de 7 km ASL et des températures inférieures à −65°C) et des couches superposées (jusqu’à quatre couches). Les fortes variations verticales et horizontales de réflexivité indiquaient notamment les secteurs de sublimation et d’évaporation dans le ciel, de même que les précipitations orographiques. Nous avons illustré, au moyen de diagrammes de fréquence de la réflexivité radar, la variation des caractéristiques de la production de précipitations, notamment la progression et la diminution des quantités de précipitations.