Research Paper

An epilimnion and hypolimnion temperature model based on air temperature and lake characteristics

Modèle de température de l'épilimnion et l'hypolimnion basée sur la température de l'air et les caractéristiques des lacs

¹ Irstea, UR RECOVER, Pôle AFB-Irstea Hydroécologie des plans d'eau, 3275 Route de Cézanne, F-13182 Aix-en-Provence Cedex 5, France
² Agence Française pour la Biodiversité, Pôle AFB-Irstea Hydroécologie des plans d'eau, 3275 Route de Cézanne, F-13182 Aix-en-Provence Cedex 5, France

^* Corresponding author: jordi.prats@irstea.fr

Abstract

Water temperature is an essential ecological variable that influences life beings at several organizational levels, but its monitoring at the regional level is costly. An alternative is using models, which summarise the knowledge of the functioning of the system so that they can be used to answer specific questions. We present a model to calculate the epilimnion and hypolimnion temperature of inland water bodies based on air temperature and on their geographical and morphological characteristics. The seven model parameters were parameterized by using official monitoring data and the satellite temperature data of the data set LakeSST for French water bodies. The performance of the parameterised model was compared to that of two widely used models (FLake and air2water with four parameters). The model showed a good performance in the simulation of epilimnion temperatures, especially in the summer. For hypolimnion temperatures the performance was worse, but still comparable to that of other models. Because of its good performance and the few data needed to run the model, it is a good choice for managers interested in the thermal behaviour of inland water bodies.

Résumé

La température de l'eau est une variable écologique essentielle qui influence les êtres vivants à plusieurs niveaux, mais son suivi au niveau régional est coûteux. Une alternative consiste à utiliser des modèles, qui apportent des connaissances sur le fonctionnement des systèmes qui permettent de répondre à des questions spécifiques. Nous présentons ici un modèle pour simuler la température de l'épilimnion et de l'hypolimnion des masses d'eau douce continentales françaises en fonction de la température de l'air et de leurs caractéristiques géographiques et morphologiques. Les sept paramètres du modèle ont été paramétrés à l'aide de données de surveillance règlementaire et des données de température satellitaires LakeSST. La performance du modèle paramétré a été comparée à celle de deux modèles largement utilisés (FLake et air2water avec quatre paramètres). Le modèle est performant pour la simulation des températures de l'épilimnion, surtout en été. Pour les températures de l'hypolimnion, la performance est moins bonne mais toujours comparable à celle des autres modèles. En raison de sa bonne performance et du peu de données nécessaires pour exécuter le modèle, il constitue un bon choix pour les gestionnaires intéressés par connaître le comportement thermique des masses d'eau donce continentales.