Las brisas de los lagos (similares a las brisas del mar) son fundamentalmente una característica de la meteorología de mesoescala y la referencia revisada por pares Small Lake Daytime Breezes: Some Observational and Conceptual Evaluations detalla tanto los estudios de observación de las brisas de los lagos como los conceptos comprensión detrás de la formación de la brisa del lago.
Dado que la pregunta de OP es
¿Qué tamaño necesita una masa de agua para tener una brisa marina?
La respuesta según este libro Clima en un área pequeña que es una de las referencias en la primera referencia es que se han observado brisas lacustres en lagos con un ancho de aproximadamente 4 kms ( Lago Suwa, Japón) y una anchura de 10 km ( Lago de Constanza, Suiza). La brisa del lago alcanzó una velocidad de 2 m $ s ^ {- 1} $ en el caso del lago Suwa y una velocidad ligeramente mayor en el caso del lago Constanza. Pero debido a que ambos lagos son lagos orográficos, la presencia de flujos ascendentes inducidos térmicamente (calentamiento diurno y los consiguientes flujos ascendentes durante el día) pueden interferir con la formación de la brisa del lago.
Se realizaron más estudios de observación mucho más tarde para los siguientes lagos lago El Dorado, lago Okeechobee, lago Winnipeg y Lake Eufaula ha informado valores de velocidad de la brisa del lago en el rango de 2-4 m $ s ^ {- 1} $ . Hay que recordar que estos lagos son mucho más grandes, pero en esencia los números capturan el rango de los valores de la brisa del lago. Estas observaciones se obtuvieron como resultado de mediciones realizadas durante un período de pocos meses y en diferentes condiciones climáticas.
El rango superior de la brisa del lago es de aproximadamente 6 m $ s ^ {- 1} $ y cualquier lago que tenga un ancho de menos de 2 km es probable que tenga una brisa de lago indetectable.
Entonces, la física detrás de la formación de la brisa del lago, en esencia, es similar a la física detrás de la formación de la brisa marina. Se crea un gradiente de presión (gradiente de densidad) entre la tierra y el lago y este gradiente se establece principalmente en la troposfera inferior. A mayor flujo de calor sensible interior mayor valor del gradiente de presión.
La siguiente URL muestra imágenes de satélite de las diferentes etapas de formación de una brisa de lago durante el día - Imágenes de satélite de Lake Breeze
Con respecto a la segunda pregunta Creo que los diablos de vapor son vórtices de mesoescala que se han observado que se forman sobre los lagos. Estos vórtices no tienen más de 50-200 metros de ancho y pueden desarrollarse en ausencia de un forzamiento importante de la escala sinóptica. Pero la superficie de los lagos debe estar en el rango de los Grandes Lagos de América del Norte para que los fuertes flujos de calor de la superficie jueguen un papel en el desarrollo de vórtices de mesoescala. La siguiente referencia revisada por pares proporciona estudios de observación y modelado de demonios de vapor: vórtice en espiral de mesoescala incrustado en un lago