Intraseasonal Canadian Winter Temperature Responses to Interannual and Interdecadal Pacific SST Modulations

The influence of the modal structures of the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO) on the wintertime intraseasonal temperatures and temperature extremes over Canada has been analyzed for the 1900–2008 period. Results demonstrate that intraseasonal temperature variability (longer than 11 days) dominates with a high degree of persistence in western Canada, whereas synoptic-scale variability (shorter than 11 days) prevails in eastern Canada. The PDO has been found to exert a significant modulating effect on ENSO-related intraseasonal temperature impacts in western Canada. In eastern Canada, temperature anomalies are generally weaker, often with ENSO and the PDO producing opposite effects. Spectral analysis shows reddening of the temperature spectra with significant peaks near the 20-day period in western Canada. In contrast, the power of the spectra is weaker with significant peaks occurring near the 13-day period in eastern Canada. Analyses of extremes demonstrate that ENSO and the PDO are also important drivers of change in Canadian temperature extremes with distinct regional responses. Significant differences in the frequency of occurrence of extreme intraseasonal temperatures above the 95th and below the 5th percentile for the base years exist between the in-phase and out-of-phase combinations of ENSO and the PDO across Canada. In general, the in-phase extreme temperature response is stronger and well organized compared with the out-of-phase response. Application of the generalized extreme value analysis shows that the positive (negative) in-phase combination of ENSO and the PDO enhances the positive (negative) shift in the winter absolute minimum temperatures in western Canada. Also, there are fewer cold days, cold nights and cold waves during the positive in-phase combinations of ENSO and the PDO and conversely more warm nights, warm days and heat waves in western Canada. Opposite responses are evident during the negative in-phase combinations of ENSO and the PDO. To the extent that these modes of climate variability can be reliably predicted, our results for extreme temperatures appear strong enough to be useful in extended regional prediction. R ésumé [Traduit par la rédaction] Nous avons analysé l'influence des structures modales de l'oscillation El Niño australe (ENSO) et de l'Oscillation décennale du Pacifique (PDO) sur les températures hivernales intrasaisonnières et les extrêmes de températures au Canada durant la période 1900–2008. Les résultats montrent qu'une variabilité intrasaisonnière de la température (plus longue que 11 jours) domine avec un degré de persistance élevé dans l'ouest du Canada alors qu'une variabilité d’échelle synoptique (plus courte que 11 jours) prévaut dans l'est du Canada. Nous avons trouvé que la PDO exerce un effet modulateur important sur l'impact qu'a l'ENSO sur les températures intrasaisonnières dans l'ouest du Canada. Dans l'est du Canada, les anomalies de température sont généralement plus faibles, souvent avec l'ENSO et la PDO produisant des effets opposés. L'analyse spectrale montre un rougissement des spectres de température avec des pics prononcés près de la période de 20 jours dans l'ouest du Canada. En revanche, la puissance des spectres est plus faible avec des pics prononcés se produisant près de la période de 13 jours dans l'est du Canada. Les analyses d'extrêmes montrent que l'ENSO et la PDO sont aussi d'importants facteurs de changements dans les extrêmes de température au Canada, avec des réponses régionales distinctes. Il existe des différences importantes dans la fréquence des températures intrasaisonnières extrêmes au-dessus du centile 95 et au-dessous du centile 5 pour les années de référence entre les combinaisons en phase et en opposition de phase positive de l'ENSO et de la PDO à travers le Canada. En général, la réponse des températures extrêmes en phase est plus forte et bien organisée comparativement à la réponse en opposition de phase. L'application de l'analyse généralisée des valeurs extrêmes montre que la combinaison positive (négative) en phase de l'ENSO et de la PDO accentue le décalage positif (négatif) des températures minimales absolues en hiver dans l'ouest du Canada. De plus, il y a moins de jours froids, de nuits froides et de vagues de froid durant les combinaisons en phase positive de l'ENSO et de la PDO et, réciproquement, plus de nuits chaudes, de jours chauds et de vagues de chaleur dans l'ouest du Canada. Des réponses opposées s'observent durant les combinaisons négatives en phase de l'ENSO et de la PDO. Dans la mesure où ces modes de variabilité climatique peuvent être prévus de façon fiable, nos résultats pour les températures extrêmes semblent assez robustes pour être utiles dans la prévision régionale à long terme.

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