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Stream temperatures in two shaded reaches below cutblocks and logging roads: downstream cooling linked to subsurface hydrology

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Abstract:

This study examined water temperature patterns and their physical controls for two small, clearing-heated streams in shaded reaches downstream of all forestry activity. Field observations were made during July–August 2000 in the central interior of British Columbia, Canada. For both reaches, downstream cooling of up to 4°C had been observed during daytime over distances of ~200 m. Radiative and convective exchanges of energy at heavily shaded sites on both reaches represented a net input of heat during most afternoons and therefore could not explain the observed cooling. In one stream, the greatest downstream cooling occurred when streamflow at the upstream site dropped below about 5 L·s–1. At those times, temperatures at the downstream site were controlled mainly by local inflow of groundwater, because the warmer water from upstream was lost by infiltration in the upper 150 m of the reach. Warming often occurred in the upper subreach, where cool groundwater did not interact with the channel. At the second stream, creek temperature patterns were comparatively stable. Energy balance estimates from one afternoon suggested that groundwater inflow caused about 40% of the ~3°C gross cooling effect in the daily maximum temperature, whereas bed heat conduction and hyporheic exchange caused about 60%.

Cette étude examine les patrons et les contrôles physiques de la température de l'eau, pour deux petits cours d'eau réchauffés en clairière, dans des sections ombragées en aval de toute activité forestière. Les observations de terrain ont été effectuées durant les mois de juillet et août 2000 dans le centre intérieur de la Colombie-Britannique, Canada. Pour les deux sections, un refroidissement vers l'aval allant jusqu'à 4 °C a été observé durant le jour sur des distances de ~200 m. Les échanges d'énergie par radiation et convection aux sites fortement ombragés dans les deux sections représentent un apport net de chaleur durant la plupart des après-midi et, par conséquent, ne peuvent pas expliquer le refroidissement observé. Dans un des cours d'eau, le plus grand refroidissement s'est produit lorsque le débit au site en amont diminuait en deçà de 5 L·s–1. Les températures au site en aval étaient alors principalement contrôlées par l'entrée locale d'eau souterraine parce que l'eau plus chaude provenant de l'amont se perdait par infiltration dans les premiers 150 m en amont de la section. Un réchauffement s'est souvent produit dans la sous-section en amont, où l'eau froide souterraine n'interagissait pas avec le lit. Dans le second cours d'eau, les patrons de température du ruisseau étaient comparativement stables. Les estimations du bilan énergétique durant un après-midi suggèrent que les entrées d'eau souterraine causent environ 40 % du refroidissement global de ~3 °C de la température maximale journ alière tandis que la conduction du lit et les échanges hyporhéiques en causent environ 60 %.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2003

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nrc/cjfr/2003/00000033/00000008/art00007
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