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ABSTRACT The Canadian Airport Nowcasting Project (CAN-Now) has developed an advanced prototype all-season weather forecasting and nowcasting system that can be used at major airports. This system uses numerical model data, pilot reports, ground in situ sensor observations (precipitation, icing, ceiling, visibility, winds), on-site remote sensing (such as vertically pointing radar and microwave radiometer) and off-site remote sensing (satellite and radar) information to provide detailed nowcasts out to approximately 6 h. The nowcasts, or short term weather forecasts, should allow decision makers such as pilots, dispatchers, de-icing crews, ground personnel or air traffic controllers to make plans with increased margins of safety and improved efficiency. The system has been developed and tested at Toronto Pearson International Airport (CYYZ) and Vancouver International Airport (CYVR). A Situation Chart has been developed to allow users to have a high glance value product which identifies significant weather related problems at the airport. New products combining observations and numerical model output into nowcasts have been tested. Some statistical verifications of forecast products, with comparisons to persistence, covering both a winter (2009/2010) and summer (2010) period have been made. Problems with the prediction of relative humidity and wind direction are outlined. The ability to forecast categorical variables such as ceiling, visibility, as well as precipitation rate and type accurately are discussed. Overall, for most variables, the nowcast systems can outperform persistence after the first 1 or 2 h, and provide more accurate forecasts than individual Numerical Weather Prediction models out to 6 h. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Linkages between the terrestrial ecosystem and precipitation play a critical role in regulating regional weather and climate. These linkages can manifest themselves as positive or negative feedback loops, which may either favor or inhibit the triggering and intensity of thunderstorms. Although the Canadian Prairies terrestrial system has been identified as having the potential to exert a detectable influence on convective precipitation during the warm season, little work has been done in this area using in situ observations. The authors present findings from a novel study designed to explore linkages between the normalized difference vegetation index (NDVI) and lightning duration (DUR) from the Canadian Lightning Detection Network for 38 census agricultural regions (CARs) on the Canadian Prairies. Statistics Canada divides the prairie agricultural zone into CARs (polygons of varying size and shape) for the purpose of calculating agricultural statistics. Here, DUR is used as a proxy for thunderstorm activity. Statistical analyses were undertaken for 38 CARs for summers [June--August (JJA)] between 1999 and 2008. Specifically, coefficients of determination were calculated between pairs of standardized anomalies of DUR and NDVI by season and by month. Correlations were also calculated for CARs grouped by size and/or magnitude of the NDVI anomalies. The main findings are as follows: 1) JJA lightning activity is overwhelmingly below average within larger dry areas (i.e., areas with below-average NDVI); that is, the linkages between NDVI and DUR increased significantly as both the area and magnitude of the dry anomaly increased. 2) In contrast, CARs with above-average NDVI did not consistently experience above-average lightning activity, regardless of the CAR size. 3) The lower threshold for the length scale of the dry anomalies required to affect the boundary layer sufficiently to reduce lightning activity was found to be approximately 150 km (~18 000 km2). 4) The authors'' analysis suggests that the surface-convection feedback appears to be a real phenomenon, in which drought tends to perpetuate drought with respect to convective storms and associated rainfall, within the limits found in 1) and 3). [ABSTRACT FROM AUTHOR]

We summarize the temporal and spatial characteristics of polarity, multiplicity and first-stroke peak current of approximately 23.5 million cloud-to-ground (CG) lightning flashes detected by the Canadian Lightning Detection Network for the period 1999-2008. Regional differences in these parameters reflect the complex nature and structure of thunderstorms across the country.The annual mean percentage of positive CG flashes was found to be lowest in eastern Canada (11%) and highest in northern Canada (17%). The data do not show any trends over the years in any region. The monthly distribution of positive CG flashes reflects a strong seasonality in all regions, with higher values in winter than in summer. Areas of more than 25% positive flashes are observed along the west coast of British Columbia, in Yukon extending southeast into central British Columbia, in southern Manitoba, northern Quebec, Newfoundland and off the coast of Nova Scotia. The percentages of single-stroke positive and negative flashes for northern (western, eastern) Canada are 93% and 63%, (89% and 48%, 90% and 50%), respectively. The monthly distribution of multiplicity for negative CG flashes peaks between 2 and 2.4 strokes per flash in the summer and early fall in all regions. The multiplicity of positive flashes (slightly higher than 1 stroke per flash) shows little variation throughout the year in all regions. The annual variation of median negative and positive first-stroke peak currents reflects a latitudinal dependence over the past decade. The lowest values for each polarity are observed in southern Canada and the highest values occur in the North. The data do not show any trends in peak currents over the years in the eastern or western regions of Canada. The monthly median first-stroke peak currents for both polarities are strongest in winter and reach a minimum during summer in all regions. Large current flashes ≥⃒100 kA are usually detected in summer and comprise less than 1% of the average annual CG flashes detected in Canada. Large current flashes with stroke multiplicity ≥⃒10 are usually associated with negative polarity. These CG flashes are mostly detected in western Canada.[Traduit par la rédaction] Nous résumons les caractéristiques temporelles et spatiales de polarité, de multiplicité et de courant de pointe de la première décharge d'approximativement 23,5 millions d'éclairs nuage-sol détectés par le Réseau canadien de détection de la foudre (RCDF) entre 1999 et 2008. Les différences régionales dans ces paramètres reflètent la nature et la structure complexes des orages se produisant au pays. Nous avons trouvé que le pourcentage annuel moyen d'éclairs nuage-sol positifs affiche une valeur minimale dans l'est du Canada (11 %) et une valeur maximale dans le nord du Canada (17 %). Les données ne montrent aucune tendance au fil des années dans quelque région que ce soit. La distribution mensuelle des éclairs nuage-sol positifs présente une forte saisonnalité dans toutes les régions, les valeurs élevées s'observant davantage en hiver qu'en été. On observe des zones dans lesquelles plus de 25 % des éclairs sont positifs le long de la côte ouest de la Colombie Britannique, au Yukon en s'étendant vers le sud-est jusque dans le centre de la Colombie Britannique, dans le sud du Manitoba, dans le nord du Québec, à Terre Neuve et au large de la côte de la Nouvelle Écosse. Les pourcentages d'éclairs positifs et négatifs à décharge unique pour le nord (l'ouest, l'est) du Canada sont 93 % et 63 % (89 % et 48 %, 90 % et 50 %), respectivement. La distribution mensuelle de la multiplicité pour les éclairs négatifs nuage-sol touche un sommet entre 2 et 2,4 décharges par éclair en été et au début de l'automne dans toutes les régions. La multiplicité des éclairs positifs (légèrement supérieure à 1 décharge par éclair) affiche peu de variation durant l'année dans toutes les régions.La variation annuelle des courants de pointe médians des premières décharges négatives et positives révèle une dépendance par rapport à la latitude au cours de la dernière décennie. Les valeurs les plus basses pour chaque polarité s'observent dans le sud du Canada et les valeurs les plus élevées, dans le nord. En ce qui concerne les courants de pointe, les données ne montrent aucune tendance au fil des années dans les régions de l'est ou de l'ouest du Canada. Les courants de pointe médians mensuels des premières décharges pour les deux polarités sont plus forts en hiver et atteignent un minimum en été dans toutes les régions. Les éclairs de courant élevé (≥⃒ 100 kA) sont habituellement détectés en été et comptent pour moins de 1 % du nombre annuel moyen d'éclairs nuage-sol détectés au Canada. Les éclairs de courant élevé ayant une multiplicité de décharges ≥⃒ 10 sont généralement associés à une polarité négative. Ces éclairs nuage-sol sont principalement détectés dans l'ouest du Canada. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Flash density and occurrence features for more than 23.5 million cloud-to-ground (CG) lightning flashes detected by the Canadian Lightning Detection Network (CLDN) from 1999 to 2008 are analyzed on 20 × 20 km equal area squares over Canada. This study was done to update an analysis performed in 2002 with just three years of data. Flashes were detected throughout the year, and distinct geographic differences in flash density and lightning occurrence were observed. The shape and locations of large scale patterns of lightning occurrence remained almost the same, although some details were different. Flash density maxima occurred at the same locations as found previously: the Swan Hills and Foothills of Alberta, southeastern Saskatchewan, southwestern Manitoba and southwestern Ontario. A region of greater lightning occurrence but relatively low flash density south of Nova Scotia occurred at the same location as reported previously. New areas of higher flash density occurred along the US border with northwestern Ontario and southern Quebec. These appear to be northward extensions of higher flash density seen in the previous study. The greatest average CG flash density was 2.8 flash km-2 y-1 in southwestern Ontario, where the greatest single-year flash density (10.3 flash km-2 y-1) also occurred. Prominent flash density minima occurred east of the Continental Divide in Alberta and over the Niagara Escarpment in southern Ontario.Lightning activity is seen to be highly influenced by the length of the season, proximity to cold water bodies and elevation. The diurnal heating and cooling cycle exerted the main control over lightning occurrence over most land areas; however, storm translation and transient dynamic features complicated the time pattern of lightning production. A large portion of the southern Prairie Provinces experienced more than 50% of flashes between 22:30 and 10:30 local solar time. The duration of lightning over a 20 × 20 km square at most locations in Canada is 5-10 h y-1, although the duration exceeded 15 h y-1 over extreme southwestern Ontario. Lightning occurred on 15-30 days each year, on average, over most of the interior of the country. The greatest number of days with lightning in a single year was 47 in the Alberta foothills and 50 in southwestern Ontario. Beginning and ending dates of the lightning season show that the season length decreases from north to south; however, there are considerable east-west differences between regions. The season is nearly year-round in the Pacific coastal region, southern Nova Scotia, southern Newfoundland and offshore.[Traduit par la rédaction] Nous analysons les caractéristiques de densité et d'occurrence de la foudre à partir de plus de 23,5 millions d'éclairs nuage-sol détectés par le Réseau canadien de détection de la foudre (RCDF) entre 1999 et 2008 dans des cellules de surface uniforme de 20 km de côté au Canada. Cette étude a été réalisée pour mettre à jour une analyse effectuée en 2002 avec seulement trois années de données. Les éclairs ont été détectés tout au long de l'année et nous avons observé des variations liées à la géographie dans la densité des éclairs et l'occurrence de la foudre. La forme des configurations de foudre à grande échelle et les endroits où ces configurations se sont produites sont demeurés à peu près les mêmes, sauf pour quelques détails. Les maximums de densité d'éclairs se sont produits aux mêmes endroits que ceux trouvés précédemment: les collines Swan et les contreforts des Rocheuses en Alberta, le sud-est de la Saskatchewan, le sud-ouest du Manitoba et le Sud-ouest de l'Ontario.Nous avons observé une région de plus grande occurrence de foudre mais de densité d'éclairs relativement faible au sud de la Nouvelle Écosse, au même endroit que là où elle avait été observée auparavant. De nouvelles zones de densité d'éclairs plus forte s'observent le long de la frontière séparant les États Unis du nord-ouest de l'Ontario et du sud du Québec. Ces zones semblent être des extensions vers le nord de zones de densité d'éclairs plus forte observées dans l'étude précédente. La densité moyenne la plus élevée d'éclairs nuage-sol était de 2,8 éclairs km-2 a-1 dans le Sud-ouest de l'Ontario, où l'on observe aussi la densité d'éclairs la plus élevée pour une année donnée (10,3 éclairs km-2 a-1). Des minimums marqués de densité d'éclairs se sont produits à l'est de la ligne continentale de partage des eaux en Alberta et sur l'escarpement de Niagara dans le sud de l'Ontario. Nous constatons que l'activité de la foudre est fortement influencée par la durée de la saison, la proximité de masses d'eau froide et l'élévation. Le cycle de réchauffement et de refroidissement journalier a été le facteur le plus déterminant dans l'occurrence de la foudre dans la majeure partie des régions continentales; cependant, le déplacement des perturbations et les caractéristiques dynamiques transitoires ont compliqué le calendrier de la production de foudre. Dans une grande partie du sud des provinces des Prairies, plus de 50 % des éclairs se sont produits entre 22 h 30 et 10 h 30, temps solaire local. La durée des éclairs dans une cellule de 20 km de côté dans la majorité des endroits au Canada est de 5 à 10 heures par année, bien que cette durée ait excédé 15 heures par année dans l'extrême Sud ouest de l'Ontario. À chaque année, la foudre s'est produite entre 15 et 30 jours, en moyenne, dans la majeure partie de l'intérieur du pays. Le plus grand nombre de jours avec foudre au cours d'une année donnée était de 47 dans les contreforts albertains des Rocheuses et de 50 dans le Sud-ouest de l'Ontario. Les dates de commencement et de fin de la saison de la foudre montrent que la durée de la saison diminue en allant du nord au sud; cependant, il y a des différences est-ouest condidérables entre les régions. La saison dure presque toute l'année dans la région de la côte du Pacifique, dans le sud de la Nouvelle Écosse, dans le sud de Terre Neuve et au large des côtes. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Statistical models valid May–September were developed to predict the probability of lightning in 3-h intervals using observations from the North American Lightning Detection Network and predictors derived from Global Environmental Multiscale (GEM) model output at the Canadian Meteorological Centre. Models were built with pooled data from the years 2000–01 using tree-structured regression. Error reduction by most models was about 0.4–0.7 of initial predictand variance. Many predictors were required to model lightning occurrence for this large area. Highest ranked overall were the Showalter index, mean sea level pressure, and troposphere precipitable water. Three-hour changes of 500-hPa geopotential height, 500–1000-hPa thickness, and MSL pressure were highly ranked in most areas. The 3-h average of most predictors was more important than the mean or maximum (minimum where appropriate). Several predictors outranked CAPE, indicating it must appear with other predictors for successful statistical lightning prediction models. Results presented herein demonstrate that tree-structured regression is a viable method for building statistical models to forecast lightning probability. Real-time forecasts in 3-h intervals to 45–48 h were made in 2003 and 2004. The 2003 verification suggests a hybrid forecast based on a mixture of maximum and mean forecast probabilities in a radius around a grid point and on monthly climatology will improve accuracy. The 2004 verification shows that the hybrid forecasts had positive skill with respect to a reference forecast and performed better than forecasts defined by either the mean or maximum probability at most times. This was achieved even though an increase of resolution and change of convective parameterization scheme were made to the GEM model in May 2004. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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