Remote sensing of chlorophyll-a concentration based on absorption coefficients in Ibitinga reservoir

• Autor(a) principal: Andrade, Caroline Piffer de
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/153807
• topic: Qualidade de águas interiores; Algoritmo Quase-Analítico; Propriedades óticas inerentes; Fitoplâncton; OLCI/Sentinel-3A; Inland water quality; Quasi-Analytical Algorithm; Inherent optical properties; Phytoplankton

O presente estudo objetivou estimar as concentrações de clorofila-a (Chl-a) no reservatório da usina hidroelétrica de Ibitinga (RHI), localizado no Rio Tietê, estado de São Paulo, Brasil, por meio de coeficientes de absorção obtidos via algoritmos quase-analíticos (QAAs). Para isso, realizou-se uma caracterização bio-ótica e biogeoquímica do RHI, por meio de dados espectrais e de qualidade da água coletados em dois trabalhos de campo, conduzidos em Julho de 2016 e Junho de 2017. Os desempenhos das versões originais QAAV5 e QAAV6 em estimar as propriedades óticas inerentes (POIs) no RHI foram avaliados. Versões re-parametrizadas para dois reservatórios localizados no sistema em cascata do Rio Tietê, QAABBHR e QAAOMW, foram também testadas para a área de estudo. Além disso, foram avaliadas as performances de esquemas compostos pelas versões do QAA já mencionadas, seguidas por quatro modelos para estimativa de Chl-a, os quais utilizam coeficientes de absorção como dados de entrada. A distribuição espacial das concentrações de Chl-a foi analisada por meio da aplicação desses esquemas em uma imagem do sensor Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) instalado a bordo do satélite Sentinel-3A, com aquisição coincidente com o segundo trabalho de campo realizado na área de estudo. A caracterização bio-ótica demonstrou variabilidade espacial e temporal dos constituintes oticamente significativos (COSs) no RHI, com predominância da absorção pelo material orgânico colorido dissolvido (CDOM). As versões do QAA testadas para o primeiro conjunto de dados não se mostraram completamente adequadas na obtenção de coeficientes de absorção em todos os comprimentos de onda. Com relação aos esquemas para estimativa de concentração de Chl-a, apenas aqueles baseados no QAAV5 foram capazes de obter resultados razoáveis - Raiz do Erro Médio Quadrático Normalizado (REMQN) < 47.50 % - para os dados da imagem OLCI. Todos os quatro modelos para estimativa de Chl-a testados apresentaram resultados similares para os dados de saída do QAAV5. Esses resultados enfatizam o desafio gerado pela grande variabilidade ótica dos sistemas em cascata, com relação à modelagem bio-óptica. Os resultados obtidos dão suporte a futuros trabalhos, os quais podem resultar em aplicações como o monitoramento do estado trófico na área de estudo a partir de dados de satélite, com maior acurácia proveniente do uso de modelos que possam estimar consistentemente suas POIs.