Surface temperature patterns of Lagoa dos Patos, Brazil, using NOAA-AVHRR data : an annual cycle analysis

Abstract

A processing chain for NOAA-AVHRR data can be used to retrieve lake surface water temperatures (LSWT) measurements based on a nonlinear sea surface temperature (NLSST) algorithm generally applied to open ocean conditions. This extended application has been widely used in lakes around the world and the bias of the algorithm is around 1-1.5°C. LSWT monthly average maps of surface temperature have been generated for Lagoa dos Patos, at Rio Grande do Sul State, covering the period from August/2007 to July/2008, for daytime and nighttime in order to study the annual cycle. Results show strong lake surface temperature variations within that period, and reveal an interaction with the adjacent ocean in the estuarine region. Temperatures ranged between 9.9 to 29.5 °C in daytime and from 9.9 to 27.8 ºC in nighttime. It was found that the bathymetric profile is the most significant parameter influencing LSWT salient features and the thermal dynamic of the lagoon. Knowledge of these variations gives new insights of local processes, and leads to possibilities for modeling local scale phenomena involved. The analysis procedure also provides a more realistic depiction of the distribution of the temperature than climatological maps.

Rotinas de processamento em dados NOAA-AVHRR podem ser empregadas para estimar a temperatura superficial de lago (TSL) com base em algoritmos tradicionalmente desenvolvidos e aplicados em ambientes oceânicos. Esta extenção da aplicação tem sido largamente utilizada em diversos lagos ao redor do mundo alcançando um bias entre 1-1,5 °C resultante do algoritmo. Mapas mensais de temperatura da superfície da Lagoa dos Patos, RS, cobrindo o período de Agosto/2007 a Julho/2008 foram gerados para período diurno e noturno com o intuito de estudar o ciclo anual. Os resultados mostram grandes variações de temperatura dentro desse período, e revelam a interação existente com o Oceano Atlântico na região estuarina. As temperaturas variam entre 9,9 a 29,5 ºC durante o dia e entre 9,9 a 27,8 °C durante a noite. Foi verificado que o perfil batimétrico é o parâmetro mais significante influenciando as feições de TSL e a dinâmica termal da lagoa. O conhecimento dessas variações produz novas percepções sobre os processos locais, e conduz a diferentes formas de modelagem dos fenômenos envolvidos em escala local. A análise fornece também uma descrição mais realística sobre a distribuição superficial da temperatura do que mapas climatológicos.