Temperatures surface of Guaiba lake, RS from time series of MODIS images

Abstract

The Guaíba lake is located in an area of complex weather variation and is influenced by many atmospheric circulation systems, bringing about violent occluded fronts, and, sometimes, intense precipitation. In Rio Grande do Sul, during El Niño, air temperatures and the precipitation index are higher, contrary to La Niña. Moreover, the Guaíba Lake receives water from the Guaíba’s Hydrographical Region, which corresponds to 1/3 of Rio Grande do Sul State, and is thus an important water body to the metropolitan region of Porto Alegre. Methods that seek to understand the behavior of Guaíba lake surface water temperature (LSWT) may lead to relevant information to identify periods of more or less water warming, as well as the relations between LSWT, water quality deterioration and risks to human health. This paper aims to comprehend the behavior of Guaíba LSWT during periods of climatic anomalies (El Niño/La Niña). Therefore, 418 sea surface temperature (SST) images from the MODIS sensor were processed with SeaDas 7.2 software. The quarterly averages of LSWT were obtained and compared to the climatological anomalies in Equatorial Pacific Ocean. LSWT behavior is more complex in El Niño/La Niña periods. The results show that during climatic abnormality periods there are no direct relationship between the warming/cooling of Guaíba LSWT and the warming/cooling of Equatorial Pacific Ocean’s SST. The precipitation indices were more significant to the behavior of LSWT during El Niño periods, but for all periods (of climatic normality and abnormality), air temperature is what most influences LSWT. This relation occurs with climatic factors of water retention time, water entry and precipitation, and air temperature. There is a major correspondence during La Niña periods with the cooling of Guaíba LSWT only for some years. On the other hand, during El Niño periods there are no correspondences of this phenomenon with the warming of Guaíba LSWT. There are only more intense oscillations in surface temperatures than during regular and La Niña periods, but with a tendency to LSWT warming.

O Lago Guaíba localiza-se em uma área de complexa variação de tempo meteorológico, e sofre influência de vários sistemas atmosféricos ocasionando choques frontais e por vezes precipitações intensas. No Estado, durante o El Niño, as temperaturas do ar são mais elevadas e o índice pluviométrico é maior, de modo contrário à La Niña. Além disso recebe águas da Região Hidrográfica do Guaíba, o que corresponde a 1/3 do Estado do Rio Grande do Sul, constituindo-se em importante corpo d’água para a região metropolitana de Porto Alegre. Métodos que buscam a compreensão do comportamento da TSL (temperatura de superfície de lago) do Guaíba podem trazer informações relevantes para identificação de períodos de maior e menor aquecimento da água, assim como as relações entre TSL e deterioração da qualidade da água e riscos a saúde humana. Esse trabalho tem como objetivo compreender o comportamento da TSL do Guaíba em períodos de anomalias climáticas (El Niño/La Niña). Para tanto foram processadas 418 imagens de TSM (temperatura de superfície de mar), sensor MODIS, a partir do Software SeaDas 7.2, obtidas as médias trimestrais de TSL, e comparadas com anomalias climatológicas no Oceano Pacífico Equatorial. O comportamento da TSL é mais complexo em períodos de El Niño/La Niña. Os resultados mostram que nos períodos de anormalidade climática, não há uma relação direta do aquecimento/resfriamento da TSL do Guaíba com o aquecimento/resfriamento da TSM do Oceano Pacífico Equatorial. Os índices de precipitações mostraram-se mais significativos em períodos de El Niño no comportamento da TSL, mas para todos os períodos, de normalidade e anormalidade climática, a temperatura do ar é o que mais influência a TSL. Essa relação ocorre com fatores climáticos de tempo de permanência da água, entrada de água e precipitação e da temperatura do ar. Há uma correspondência maior de períodos de La Niña com o resfriamento das TSL do Guaíba, apenas para alguns anos. Quanto ao El Niño, não há uma correspondência deste fenômeno com o aquecimento da TSL do Guaíba, o que se observa são oscilações de temperaturas superficiais de forma mais intensa, do que em períodos normais e La Niña, mas com tendência a um aquecimento das TSL.