Influences of Wind and Snow on Northern Tree-Line Environments at Churchill, Manitoba, Canada

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Scott, Peter A., Hansell, Roger I.C., Erickson, William R.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 1993
• Subjects: Accumulation; Effects of climate on plants; Plant ecology; Snow; Snowfall; Snowmelt; Taiga ecology; Treeline; White spruces; Wind erosion; Winds; Winter ecology; Churchill region; Manitoba; Baie d'Hudson; Baie-d'Hudson; Blanche; Canada; Hudson; Hudson Bay; Arctic; Churchill; taiga; toundra; Tundra
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/64414

The influences of wind and snow distribution at the tree line near Churchill, Manitoba, were studied. Wind profiles above the snow surface, snow crystal size and quantity were examined during abrasion experiments with white spruce branchlets. For white spruce, the abrasion zone was evidently within 80 cm above the snow surface, and needle removal by abrasion was strongly influenced by branch age. Removal by abrasion of similar-aged needles was highest in new branches and declined with branch age up to 7 or 8 years, and then increased again with older branches. Trees that grew 80 cm in height in 7 or 8 years were successful in passing through the abrasion zone. In forest-tundra environments the matted forms of trees were snow covered early in winter and received little abrasion. Sparsely needled islands of trees were largely covered with snow at the base. More densely needled trees and some trees within woodlands were less exposed to abrasion. The blockage of air flow resulted in high-speed jets, which cleared out snow within a "horseshoe-shaped vortex" around the base of the tree. Both in much of the woodlands and in the open forest, snow abrasion was minimal or non-existent and snow load on the branches (qali), becomes the prevalent stress. During winter, a large proportion of the snowfall was initially blown off the exposed surfaces of Hudson Bay and the coastal tundra regions, into the woodlands, and eventually across the tree line and into the open forest. As the woodlands filled up with snow in mid-winter, the rate of snow accumulation in the forest increased from double to triple the snowfall. Variations in the rate of accumulation occurred with wind speed and direction. .Key words: tree line, wind, snow, white spruce, abrasion L'influence de la distribution du vent et de la neige à la limite forestière, près de Churchill, au Manitoba, constitue le thème de cette recherche. On a étudié le profil éolien au dessus de la surface de la neige, ainsi que la taille et la quantité des cristaux de neige au cours d'expériences d'abrasion faites sur des petites branches d'épinette blanche. Pour cette dernière, la zone d'abrasion se situait de toute évidence dans les 80 cm au-dessus de la surface de la neige et la disparition des aiguilles par abrasion était fortement influencée par l'âge de la branche. La disparition par abrasion des aiguilles d'âge semblable était plus élevée pour les nouvelles branches et diminuait avec l'âge de la branche, jusqu'à 7 ou 8 ans, pour augmenter à nouveau avec les branches plus vieilles. Les arbres qui poussaient de 80 cm en 7 ou 8 ans réussissaient à traverser la zone d'abrasion. Dans les environnements de toundra boisée, les arbres aux formes tassées et enchevêtrées étaient couverts de neige tôt en hiver et étaient peu sujets à l'abrasion. Les îlots d'arbres aux aiguilles clairsemées étaient largement couverts de neige à la base. Les arbres aux aiguilles plus fournies et quelques arbres de la forêt-parc étaient moins exposés à l'abrasion. Le blocage de la circulation d'air créait des courants très rapides qui soufflaient la neige en créant un tourbillon en fer à cheval au pied de l'arbre. Dans la plupart de la forêt-parc comme dans la forêt claire, l'abrasion par la neige était minime ou non existante et la charge nivale sur les branches (qali) était le principal agent de stress. Au cours de l'hiver, une grande quantité de la chute nivale était d'abord transportée par le vent, depuis la surface exposée des régions de la baie d'Hudson et de la toundra côtière, jusqu'à la forêt-parc, puis dépassait la limite forestière pour entrer dans la forêt claire. Comme la forêt-parc se remplissait de neige au milieu de l'hiver, le taux d'accumulation nivale dans la forêt passait du double au triple de la chute de neige. La vitesse et la direction du vent faisaient varier le taux d'accumulation. Durant le mois de mai, la fonte nivale se produisait d'abord dans la toundra et ruisselait en général sur la surface gelée. La fonte nivale se produisait environ 3 semaines plus tard dans la forêt claire et s'y caractérisait par une réduction du ruissellement, du fait que l'eau s'infiltrait plus facilement dans la tourbe en dégel. Les combes de neige tardives étaient caractéristiques de la toundra boisée de la forêt-parc et avaient généralement disparu au milieu de juillet. La forêt-parc était libre de neige pendant 1 mois et demi à 2 mois au cours d'une année, alors que la forêt claire était libre de neige durant environ 3 mois et la toundra pratiquement libre de neige durant au moins 6 mois.Mots clés : limite forestière, vent, neige, épinette blanche, abrasion