Characteristics and distribution of natural flow regimes in Canada: a habitat template approach

Extremes of flow and patterns of flow variability limit the distribution and abundance of riverine species via a natural disturbance regime. Using a habitat template approach, we describe the distribution and characteristics of natural flow regimes in Canada based on the severity of flows, flow predictability, and flow variability. Bayesian clustering was used to group 888 gauged watersheds across Canada into 10 classes. Some flow classes were found in all provinces, whereas others showed greater regional grouping related to land physiography (e.g., Canadian Shield and ecozones). Ontario and British Columbia had the greatest diversity of flow classes. Larger river systems tended towards less harsh flow regimes and greater flow regularity than small systems. A stream-lake network pattern, particularly the presence of lakes, decreased the severity of flow. The flow metric flood-free interval was found to be a potentially misleading indicator of reduced disturbance for high-latitude streams in Canada where ice formation and persistence are important stress factors for biota. Most flow stations had an 80% or higher chance of belonging to their primary membership class. Quantifying uncertainty in class assignment can help fellow scientists and resource managers appropriately apply our findings. Resume : Les debits extremes et les motifs de variabilite des debits limitent la repartition et l'abondance des especes fluviales en produisant un regime de perturbation naturel. En employant une approche reposant sur les gabarits d'habitat, nous decrivons la repartition et les caracteristiques des regimes d'ecoulement naturel au Canada en fonction de l'ampleur des debits, de leur previsibilite et de leur variabilite. L'agregation bayesienne a ete utilisee pour regrouper 888 bassins versants jauges ala grandeur du Canada en 10 classes. Certaines classes de debits etaient presentes dans toutes les provinces, alors que d'autres presentaient des concentrations regionales associees ala physiographie (p. ex. Bouclier canadien) et aux ecozones. L'Ontario et la Colombie- Britannique presentaient la plus grande diversite de classes de debits. Les reseaux hydrographiques plus importants avaient tendance apresenter des regimes d'ecoulement moins extremes et une plus grande regularite des debits que les reseaux plus petits. Le motif du reseau fluviolacustre, particulierement la presence de lacs, se traduisait par des debits moins extremes. Il a ete observe que le parametre associe al'ecoulement, les jours sans inondation, etait un indicateur potentiellement trompeur de perturbation moindre pour les cours d'eau de haute latitude au Canada, ou la formation et la persistance de la glace sont d'importants facteurs de stress pour les etres vivants. La plupart des stations hydrometriques presentaient une probabilite de 80 % ou plus de faire partie de leur classe d'appartenance primaire. La quantification de l'incertitude de l'affectation aux differentes classes peut aider les scientifiques et les gestionnaires de ressources aappliquer adequatement les resultats de cette etude. (Traduit par la Redaction)