Spatiotemporal evolution of land surface temperature of Lake Oubeira catchment, northeastern Algeria

The difficulties of access and detailed measurements of land surface temperature (LST) and water surface temperature (WST) especially in wetlands made the use of remote sensing data as one of the sources and techniques to estimate many climate elements including surface temperature and surface emissivity (ɛ). This study aims to estimate the surface temperature of the wetland of Lake Oubeira located in northeastern Algeria and their spatiotemporal evolution in both land and water. Landsat OLI-TIRS images in two dates (April and September 2016) obtained from the USGS have been used in this work, and forms the basis of a series of operations to obtain the final LST: development of the normalized difference vegetation index (NDVI), conversion of the digital number (DN) of the thermal infrared band (TIR) into spectral radiance as well as the calculation of the effective luminosity temperature of the sensor from the spectral radiation and surface emissivity (ɛ). The results show that the LST varies in space and time (from 16 to 31°C in April and from 24 to 41°C in September). This implies that the absorption of the equilibrium temperature at land cover depends on the optical properties of the surface, which are essentially determined by its water content, colour and morphology. At the same time, the water surface is the lowest land cover temperature, which also has a spatial variation (from 19 to 25°C in April and from 26 to 34.5°C in September) induced by atmospheric temperature, wind direction and speed and the depth of the lake.

Trudności w dostępie do badanych obszarów i w wykonaniu szczegółowych pomiarów temperatury powierzchni ziemi (LST) i wody (WST), szczególnie w środowiskach podmokłych, sprawiają, że dane pozyskane metodą teledetekcji są źródłem informacji do szacowania elementów klimatu takich jak temperatura powierzchni i emisyjność (ɛ). Celem przedstawionych badań było określenie temperatury powierzchni siedlisk podmokłych jeziora Oubeira w północnowschodniej Algierii i jej zmian zarówno na ziemi, jak i w wodzie. W pracy wykorzystano obrazy Landsat OLI-TIRS z dwóch terminów (kwiecień i wrzesień 2016 r.) uzyskane z United States Geological Survey (USGS). Stanowiły one podstawę działań zmierzających do uzyskania końcowej temperatury LST – uzyskanie znormalizowanego różnicowego wskaźnika wegetacji (NDVI), konwersję numeru DN termicznego pasma podczerwieni (TIR) do spektralnej radiancji oraz obliczenie efektywnej temperatury barwowej sensora ze spektralnego promieniowania i emisyjności powierzchniowej (ɛ). Wyniki wskazują, że LST zmienia się w czasie i w przestrzeni (od 16 do 31°C w kwietniu i od 24 do 41°C we wrześniu). Oznacza to, że absorpcja temperatury przez pokrycie powierzchni ziemi zależy od optycznych właściwości powierzchni, które są określone przez zawartość wody, barwę i morfologię. Najniższą temperaturę wykazuje powierzchnia wody. Temperatura wody także ulega zmianom (od 19 do 25°C w kwietniu i od 26 do 34.5°C we wrześniu), wywołanym przez temperaturę powietrza, kierunek i prędkość wiatru oraz głębokość jeziora.