Northern Hemisphere historical in-situ Snow Water Equivalent dataset (NorSWE, 1979-2021)

Description (in English, French follows)

The Northern Hemisphere historical in situ snow water equivalent dataset (NorSWE) includes snow water equivalent (SWE, or water equivalent of snow cover by WMO, 2018) observations from manual snow surveys, snow pillows, automated passive gamma radiation sensors (GMON), and from airborne passive gamma radiation surveys for the period 1979-2021 compiled from nine different sources covering North America, Russia and Finland. SWE is the primary variable of interest. Snow depth (SD) is included when available and derived bulk snow density is calculated from SD and SWE. NorSWE is described in detail in Mortimer and Vionnet (in prep). Sites intersecting the Global Mountain Biodiversity Assessment (GMBA) Mountain Inventory v2 (Snethlage et al., 2022; https://www.earthenv.org/mountains) with a 25 km buffer or a 2° slope mask derived from the GETASSE30 DEM are assigned a mountain mask flag of 1.

Processing and quality control generally follows that described in Vionnet et al. (2021). Quality control involved range thresholding: ranges for SD, SWE and bulk density are 0-3 m (0-8 m where mmask = 1), 0-3000 kg m-2 (0-8000 kg m-2 where mmask =1), and 25-700 kg m-3. Where station elevation was not included in the original station metadata or it was deemed to be erroneous, elevation was taken from the United States Geological Survey’s National Elevation Dataset (Gesh et al., 2022). NorSWE was originally compiled to support evaluation of gridded SWE products over the modern satellite era (1979-2021) and focused on observations from snow course and airborne gamma SWE. In v2, we expanded the dataset to include automated data over North America to support hydrological modelling applications. 

NorSWE is provided as a netCDF (NorSWE-NorEEN_1979-2021_v2.nc, compressed into zip file) and following the conventions of the Canadian Snow Water Equivalent Dataset (CanSWE) described in Vionnet et al. (2021) with the addition of a mountain mask variable. The final dataset includes 10 118 locations spanning the years 1979 to 2021.

Description (Francais)

Cet ensemble de données de l’Équivalent en Eau de la couverture Neigeuse (EEN, OMM, 2018) comprend des observations manuelles des lignes de neige, des mesures automatiques des coussins à neige et des capteurs gamma passif (GMON), et des estimations de l’EEN issues de mesures de radiation gamma aéroportée pour la période 1979-2021. Cette base de données compile des données issues de neuf sources couvrant l’Amérique du Nord, la Russie et la Finlande. L’EEN est la quantité d’intérêt principal. L’information sur la hauteur de neige (HN) est incluse lorsqu’elle est disponible et la masse volumique moyenne du manteau neigeux est calculée à partir de l’HN et de l’EEN. NorEEN est décrit en détail dans Mortimer and Vionnet (en préparation). Les sites montagneux sont indiqués par le code mmask (valeur = 1). Le masque de montagne combine le Global Mountain Biodiversity Assessment (GMBA) Mountain Inventory v2 (Snethlage et al., 2022; https://www.earthenv.org/mountains) (plus une zone tampon de 25 km) et un masque de topographie complexe (2°) calculée selon le modèle numérique de terrain (MNT) GETASSE30.

Le traitement des données et le contrôle de qualité (CQ) suivent la méthodologie proposée par Vionnet et al. (2021). Pour le CQ, les observations en dehors de plages de valeurs prédéterminées ont été exclues : HN 0-3 m (0-8 m mmask = 1), EEN 0-3000 kg m-2 (0-8000 kg m-2 mmask = 1), et masse volumique moyenne du manteau neigeux 25-700 kg m-3. Si l’altitude de la station manquait ou était erronée, l’altitude du site a été extraite du fichier national d’élévation de la Commission Géologique des USA (Gesh et al., 2022). Originalement, la base de données décrite dans ce document a été mise en place pour évaluer de produits d’EEN sur grille d’échelle moyennes à large (4-50 km) couvrant la période moderne de la télédétection satellitaire (1979-2021). Pour cette raison, seules les observations des lignes de neige et les estimations de EEN dérivées de mesures de radiation gamma aéroportées avaient été incluses dans la version 1. Pour la version 2, les données historiques des stations automatiques couvrants l’Amérique du Nord ont été incluses en support des applications hydrologiques. 

La base de données est distribuée au format NetCDF (NorSWE-NorEEN_1979-2021_v2.nc, comprimée dans une archive zip) selon les conventions de la base de données historiques canadiennes d’Équivalent en Eau de la Neige (CanEEN, Vionnet et al., 2021) et comprenant une variable supplémentaire indiquant les sites montagneux. La base de données inclut des mesures issues de 10,118 sites uniques durant la période de 1979 à 2021.

References/Références

Beaudette, D., Skovlin, J., Roecker, S., and Brown, A.: soilDB: Soil Database Interface. R package version 2.8.5, [codebase] https://CRAN.R-project.org/package=soilDB, 2024.

Carroll, T.R. Airborne Gamma Radiation Snow Survey Program: A user's guide, Version 5.0. National Operational Hydrologic Remote Sensing Center (NOHRSC), Chanhassen, 14, 2001. https://www.nohrsc.noaa.gov/special/tom/gamma50.pdf

Gesch, D., Oimoen, M., Greenlee, S., Nelson, C., Steuck, M., and Tyler, D.: The National Elevation Dataset, Photogramm. Eng. Rem. S., 68, 5–32, 2002.

Snethlage, M.A., Geschke, J., Spehn, E.M., Ranipeta, A., Yoccoz, N. G., Körner, Ch., Jetz, W., Fischer, M., and Urbach, D.: A hierarchical inventory of the world’s mountains for global comparative mountain science, Sci. Data, 9, 149, https://doi.org/10.1038/s41597-022-01256-y, 2022.

Snethlage, M.A., Geschke, J., Spehn, E.M., Ranipeta, A., Yoccoz, N. G., Körner, Ch., Jetz, W., Fischer, M., and Urbach, D.: GMBA Mountain Inventory v2 [data set], GMBA-EarthEnv., https://doi.org/10.48601/earthenv-t9k2-1407, 2022, accessed June 2023.

Vionnet, V., Mortimer, C., Brady, M., Arnal, L., and Brown, R.: Canadian historical Snow Water Equivalent dataset (CanSWE, 1928–2020), Earth Syst. Sci. Data, 13, 4603–4619,  https://doi.org/10.5194/essd-13-4603-2021, 2021.

Vionnet, V., Mortimer C., Brady, M., Arnal, L., and Brown R.: Canadian historical Snow Water Equivalent dataset (CanSWE 1928-2022), Version 5, Zenodo, https://zenodo.org/records/7734616 , 2021, updated 13 March 2023.

WMO (Ed.): Guide to instruments and methods of observation: Volume II - Measurement of Cryospheric Variables, 2018th ed., World Meteorological Organization, Geneva, WMO-No. 8, 52 pp., 2018.