Diurnal water temperature dynamics in lowland rivers: A case study from Central Poland

• Autorzy: Łaszewski M. A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/jwld-2018-0009

Warianty tytułu

PL

Dobowa dynamika temperatury wody w rzekach nizinnych: Studium przypadku z centralnej Polski

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper examines spatial and seasonal variations in diurnal water temperature dynamics in lowland rivers. Temperature data was obtained from digital temperature loggers located in nine sites across the Mazovian Lowland during the hydrological year 2016. On the basis of measurement data, mean, maximum, and minimum daily ranges were calculated in the monthly timescale, as well as the timing of extreme temperatures during the day. The results indicate that water temperature dynamics of lowland rivers have a clear seasonal pattern, with the highest variations of temperature in May and June and the lowest in January. Statistically significant differences were found in the daily temperature range between groups of the investigated sites; a higher diurnal temperature range was observed in sites draining a smaller catchment area, while larger rivers were generally more thermally stable in the daily timescale. There was also found an effect of anthropopressure on diurnal temperature dynamics in urbanized catchments, mainly due to impoundments and sewage inflows. Maximum water temperature in the studied sites usually occurred in the morning, from 06:00 to 10:00 CEST, while minimum temperature occurred in the late afternoon, from 14:00 to 18:00 CEST. Spatially, the timing of the maximum and minimum water temperatures during the day was similar in all of the investigated sites, with no statistically significant differences. However, cluster analysis indicated that in the summer half of the year the timing of the extreme temperatures was more varied between investigated sites. The results provide new insight into short-term river thermal behaviour and they are valuable in the context of game fisheries due to the significance of daily temperature variations in fish activity and feeding.

PL

Celem pracy było określenie przestrzennego i sezonowego zróżnicowania dobowej dynamiki temperatury wody w niewielkich rzekach nizinnych. Dane pomiarowe uzyskano za pomocą cyfrowych rejestratorów temperatury wody, które zlokalizowano w dziewięciu profilach rzek Mazowsza w roku hydrologicznym 2016. Na podstawie danych pomiarowych obliczono średni, maksymalny i minimalny dobowy zakres temperatury w ujęciu miesięcznym, a także względną częstość występowania ekstremalnych wartości temperatury w poszczególnych godzinach. Wyniki wskazują, że dobowa dynamika temperatury wody odznaczała się wyraźną sezonową zmiennością; największe dobowe wahania temperatury wody były obserwowane w maju i czerwcu, natomiast najmniejsze w styczniu. Wykazano ponadto istotne statystycznie różnice zakresu dobowego temperatury wody między analizowanymi profilami; większy zakres dobowy był charakterystyczny dla profili pomiarowych zamykających zlewnie o mniejszej powierzchni, natomiast większe rzeki były na ogół bardziej stabilne termicznie. Stwierdzono również wyraźny wpływ antropopresji na dobową dynamikę temperatury wody, przede wszystkim w postaci zrzutów wody ze stawów oraz zbiorników, jak również ścieków z oczyszczalni. Temperatura minimalna występowała w przypadku badanych rzek najczęściej rano – od 06:00 do 10:00 CEST, natomiast temperatura maksymalna późnym popołudniem – od 14:00 do 18:00 CEST. Okres występowania ekstremalnych wartości temperatury wody w ciągu dnia był zbliżony; metoda aglomeracji wykazała jednak, że w półroczu letnim zaobserwowano większe zróżnicowanie czasu występowania wartości ekstremalnych, szczególnie temperatury maksymalnej. Wyniki badań wzbogacają wiedzę dotyczącą warunków termicznych wód płynących, wydają się również interesujące w kontekście wędkarstwa sportowego oraz rybactwa.

Słowa kluczowe

EN

Central Poland; diurnal dynamics; lowland rivers; water temperature

PL

centralna Polska; dobowa dynamika; rzeki nizinne; temperatura wody

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 36
• Strony: 89--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łaszewski M. A.

• University of Warsaw, Faculty of Geography and Regional Studies, Department of Hydrology, ul. Krakowskie Przedmieście 30, 00-927 Warszawa, Poland

Bibliografia

• BAE M.J., MERCIAI R., BENEJAM L., SABATER S., GARCIABERTHOU E. 2016. Small weirs, big effects: Disruption of water temperature regimes with hydrological alternation in a Mediterranean stream. River Research and Applications. Vol. 32 p. 309–319.
• BARTNIK A., MONIEWSKI P., TOMALSKI P. 2013. Seasonality of the basic physical and chemical characteristics of water flowing through the cascades of small reservoirs. Limnological Review. Vol. 13. No. 2 p. 63–71.
• BENYAHYA L., CAISSIE D., SATISH M.G., EL-JABI N. 2012. Long-wave radiation and heat flux estimates within a small tributary in Catamaran Brook (New Brunswick, Canada). Hydrological Processes. Vol. 26. No. 4 p. 475–484.
• BROADMEADOW S.B., JONES J.G., LANGFORD T.E.L., SHAW P.J., NISBET T.R. 2011. The influence of riparian shade on lowland stream water temperatures in southern England and their viability for brown trout. River Research and Applications. Vol. 27 p. 226–237.
• BROWN L.E., COOPER L., HOLDEN J., RAMCHUNDER J. 2010. A comparison of stream water temperature regimes from open and afforested moorland, Yorkshire Dales, northern England. Hydrological Processes. Vol. 24 p. 3206–3218.
• CAISSIE D. 2006. The thermal regime of rivers: A review. Freshwater Biology. Vol. 51. No. 8 p. 1389–1406.
• CAISSIE D. 2016. River evaporation, condensation and heat fluxes within a first order tributary of Catamaran Brook (New Brunswick, Canada). Hydrological Processes. Vol. 30. No. 12 p. 1872–1883.
• ELLIOTT J.M. 1981. Some aspects of thermal stress on freshwater teleosts. In: Stress and fish. Eds. A.D. Pickering. New York. Academic Press p. 209–245.
• ELLIOTT J.M., ELIOTT J.A. 2010. Temperature requirements of Atlantic Salmon Salmo salar, brown trout Salmo trutta and Arctic charr Salvelinus alpinus: predicting the effects of climate change. Journal of Fish Biology. Vol. 77. No. 8 p. 1793–1817.
• EVANS E.C., MCGREGOR G.R., PETTS G.E. 1998. River energy budgets with special reference to river bed processes. Hydrological Processes. Vol. 12 p. 575–595.
• GARNER G., MALCOLM I.A., SADLER J.P., HANNAH D.M. 2014. What causes cooling water temperature gradients in a forested stream reach? Hydrology and Earth System Science. Vol. 18 p. 5361–5376.
• JOHNSON M.F., WILBY R.L. TOONE J.A. 2014. Inferring airwater temperature relationships from river and catchment properties. Hydrological Processes. Vol. 28. No. 6 p. 2912–2928.
• KINOUCHI T., YAGI H., MIYAMOTO M. 2007. Increase in stream temperature related to anthropogenic heat input from urban wastewater. Journal of Hydrology. Vol. 335 p. 78–88.
• ŁASZEWSKI M. 2013. Stream water temperature: A short review with special reference to diurnal dynamics. Miscellanea Geographica – Regional Studies on Development. Vol. 17. No. 1 p. 34–41.
• ŁASZEWSKI M. 2016. Relationships between environmental metrics and water temperature: A case study of Polish lowland rivers. Water and Environment Journal. Vol. 30. No. 1–2 p. 143–150.
• MALCOLM I.A., HANNAH D.M., DONAGHY M.J., SOULSBY C., YOUNGSON A.F. 2004. The influence of riparian woodland on the spatial and temporal variability of stream water temperatures in an upland salmon stream. Hydrology and Earth System Science.Vol. 8. No. 3 p. 449–459.
• MARSZELEWSKI W., PIUS B. 2015. Long-term changes in temperature of river waters in the transitional zone of the temperate climate: A case study of Polish rivers. Hydrological Sciences Journal. Vol. 61. No. 8 p. 1430–1442.
• OLIGNY-HEBERT H., SENAY C., ENDERS E.C., BOISCLAIR D. 2015. Effects of diel temperature fluctuation on the standard metabolic rate of juvenile Atlantic salmon (Salmo salar): Influence of acclimation temperature and provenience. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. Vol. 72. No. 9 p. 1306–1315.
• POOLE G.C., BERMAN C.H. 2001. An ecological perspective on in-stream temperature:natural heat dynamics and mechanisms of human-caused thermal degradation. Environmental Management. Vol. 27 p. 787–802.
• RAJWA-KULIGIEWICZ A., BIALIK R.J., ROWIŃSKI P.M. 2015. Dissolved oxygen and water temperature dynamics in lowland rivers over various timescales. Journal of Hydrology and Hydromechanics. Vol. 63. No. 4 p. 353–363.
• SKOWRON R., PIASECKI A. 2016. Dynamics of the daily course of water temperature in Polish lakes. Journal of Water and Land Development. No. 31 p. 149–156. DOI 10.1515/jwld-2016-0046.
• VANNOTE R.L., MINSHALL G.W., CUMMINS K.W., SEDELL J.R., CUSHING C.E. 1980. The river continuum concept. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. Vol. 37 p. 130–137.
• WEBB B.W., HANNAH D.M., DAN MOORE R., BROWN L.E., NOBILIS F. 2008. Recent advances in stream and river temperature research. Hydrological Processes. Vol. 22 p. 902–918.
• WEBB B.W., ZHANG Y. 1997. Spatial and seasonal variability in the components of the river heat budget. Hydrological Processes. Vol. 11 p. 79–101.
• WIEJACZKA Ł. 2007. Dobowy cykl temperatury wody w rzece Ropie poniżej zbiornika retencyjnego w Klimkówce [Twenty-four hour cycle of the temperature of water in the Ropa River below water reservoir in Klimkówka]. Monitoring Środowiska Przyrodniczego. T. 8 p. 91–98.
• ŻELAZNY M. 2012. Czasowo-przestrzenna zmienność cech fizykochemicznych wód Tatrzańskiego Parku Narodowego [Spatio-temporal variability of physical and chemical characteristics of waters of the Tatra National Park]. Kraków. IGiGP UJ. ISBN 978-83-88424-80-9 pp. 285.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).