The Influence of Air Temperature on Water Temperature and the Concentration of Dissolved Oxygen in Newfoundland Rivers

Abstract

In this paper regression models are developed for predicting water temperature and the concentration of dissolved oxygen in rivers monitored by the Newfoundland and Labrador Real-Time Water Quality Monitoring (RTWQM) network. The developed models can be used to predict mean, maximum and minimum water temperatures and dissolved oxygen at the monthly, weekly and daily time scales. A nonlinear logistic model is found to best represent the S-shaped relationship between water temperature at the real-time stations and air temperature collected from meteorological stations 5-50 kilometers away. There is a clear tendency for monthly and weekly models to be more accurate for prediction than the daily models. Both linear and nonlinear exponential decay models were found to best represent the relationship between water temperature and dissolved oxygen at the real-time stations. A novel graphical method of linking air temperature to water temperature and dissolved oxygen has been developed and may prove to be a valuable simple tool in the assessment of the health of the rivers in the real-time network.

Ce papier décrit des modèles de régression qui prédisent la température de l'eau et la concentration d'oxygène dissous dans les rivières surveillées par le réseau Terre-Neuve-et-Labrador Real-Time Water Quality. On peut utiliser les modèles développés pour prédire les températures d'eau moyennes, maximales et minimales et les niveaux d'oxygène dissous dans l'eau aux échelles mensuelles, hebdomadaires et quotidiennes. Un modèle non-linéaire logistique représente mieux la relation entre la température de l'eau aux stations en temps réel et la température de l'air provenant des stations météorologiques de 5 à 50 kilomètres de distance. Il y a une tendance claire pour les modèles mensuels et hebdomadaires d’être plus précis pour la prédiction que les modèles quotidiens. Les modèles linéaires et non-linéaires de décroissance exponentielle représentent mieux la relation entre la température de l'eau et l'oxygène dissous aux stations en temps réel. Une nouvelle méthode graphique de relier la température de l'air à la température de l'eau et l'oxygène dissous a été développée; cette méthode devrait se révéler un outil précieux et simple pour évaluer la santé des rivières dans le réseau en temps réel.