Satellite-Derived Light Extinction Coefficient and its Impact on Thermal Structure Simulations in a 1-D Lake Model
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. One essential optical parameter to specify in lake models is water clarity, which is parameterized based on the light extinction coefficient (Kd). A global constant value of Kd is usually specified in lake models. One-dimensional (1-D) lake models are most often used as lake parameterization schemes in numerical weather prediction and regional climate models. This study aimed to improve the performance of the 1-D Freshwater Lake (FLake) model using satellite-derived Kd for Lake Erie. The CoastColour algorithm is applied to MERIS satellite imagery to estimate Kd and evaluated against Kd derived from Secchi disk depth (SDD) field-based measurements collected during Lake Erie cruises. A good agreement is found between field and satellite-derived Kd (RMSE = 0.63 m-1, MBE = −0.09 m-1, I_a = 0.65) (in situ data was collected in 2004, 2005, 2008, 2011, 2012). The constant (0.2 m-1) and satellite-derived Kd values as well as radiation fluxes and meteorological station observations are then used to run FLake at the location of a buoy where lake surface water temperature (LSWT) was measured in 2008. Results improved compared to using a constant Kd value (0.2 m-1) (lake-specific yearly average Kd value: RMSE = 1.54 ºC, MBE = −0.08 ºC; constant Kd value: RMSE = 1.76 ºC, MBE = −1.26 ºC). No significant improvement is found in FLake simulated LSWT when Kd variations in time are considered using a monthly average. Therefore, results suggest that a time-independent, lake-specific, and constant satellite-derived Kd value can reproduce LSWT with sufficient accuracy. A sensitivity analysis is also performed to assess the impact of various Kd values on the simulation of mean water column temperature (MWCT), mixed layer depth (MLD), water temperature isotherms as well as ice dates and thickness. Results show that FLake is sensitive to variations in Kd to estimate the thermal structure of Lake Erie. Dark waters result in warmer spring and colder fall temperatures compare to clear waters. Dark waters always produce warmer MWCT, shallower MLD, longer ice cover duration, and thicker ice. The sensitivity of FLake to Kd variations is more pronounced in the simulation of MWCT and MLD. The model is particularly sensitive to Kd values below 0.5 m-1. This is the first study to assess the value of integrating Kd from the satellite-based CoastColour algorithm into the FLake model. Satellite-derived Kd is found to be a useful input parameter for simulations with FLake and possibly other lake models, and with potential for applicability to other lakes where Kd is not commonly measured.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».