Modelos de turbidez, transparência e concentração de clorofila no Reservatório de Três Marias a partir dos dados espectrais dos satélites Sentinel-2

• Autor(a) principal: Fernanda Mara Coelho Pizani
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/57194; https://orcid.org/0000-0001-8841-8193
• topic: Sensoriamento remoto aquático; Qualidade da água; Reservatório; Componentes opticamente ativos; Reflectância espectral; Análise de regressão; Sensoriamento remoto; Água – Qualidade – Três Marias, Reservatório de (MG); Recursos hídricos; Imagens multiespectrais; Análise de regressão

A maior parte dos estudos de sensoriamento remoto envolvendo a qualidade da água é aplicado a ambientes hídricos consideravelmente turvos ou altamente eutrofizados. O Reservatório de Três Marias é um ambiente considerado de águas claras sendo classificado como ultraoligotrófico a oligotrófico, o que é parte do desafio do estudo. O principal objetivo do trabalho consistiu em desenvolver modelos empíricos para águas claras a fim de estimar parâmetros opticamente ativos da água no Reservatório de Três Marias permitindo sua caracterização distribuída e sistemática a partir de dados de sensoriamento remoto (missão Sentinel-2). Três parâmetros foram considerados: turbidez, profundidade do disco de Secchi e clorofila-a. A primeira etapa investigou a relação entre dados medidos in situ dos componentes opticamente ativos e a reflectância espectral nas imagens ópticas do sensor MSI dos satélites Sentinel-2A e -2B. Os resultados comprovaram a característica do reservatório como um ambiente de águas claras a moderadamente claras com maior reflectância espectral no comprimento de onda 560 nm (verde). Com o auxílio de análises estatísticas, na segunda etapa modelou-se os três parâmetros por técnicas empíricas. Foram testados modelos de regressão simples e múltipla usando bandas do MSI e outros modelos reconhecidos na literatura internacional especializada. A abordagem permitiu propor o modelo com melhor desempenho para cada um dos parâmetros, incluindo um modelo próprio para a turbidez em águas claras. Foi concluído que modelos simples são capazes de estimar os parâmetros ópticos de qualidade da água no reservatório e de determinar como a dinâmica espacial pode variar no tempo. A terceira fase se caracterizou pela calibração e validação dos modelos selecionados. Foram selecionados dois pontos específicos do reservatório (montante e jusante) para calibrar os modelos. Os resultados obtidos utilizando o conjunto total de dados para turbidez (r² = 0,80, RMSE = 0,74 FNU), transparência (r² = 0,95, RMSE = 0,70 m) e clorofila-a (r² = 0,64, RMSE = 1,24 ug/L) foram considerados muito bons, excelentes e médio respectivamente. A abordagem proposta foi testada no reservatório Várzea das Flores onde foram adquiridos dados de qualidade da água retornando modelos com bons ajustes para turbidez (r² = 0,62, RMSE = 2,46 FNU), transparência (r² = 0,94, RMSE = 0,31 m) e clorofila-a (r² = 0,80, RMSE = 0,78 ug/L). A pesquisa evidencia que o monitoramento ambiental aquático por sensoriamento remoto não substitui medições in situ periódicas, porém permite complementar as medições facilitando o acompanhamento da dinâmica temporal. O sensoriamento remoto e suas tecnologias relacionadas oferecem enormes perspectivas para o monitoramento operacional de reservatórios.