A semianalytical algorithm to retrieve the suspended particulate matter in a cascade reservoir system with widely differing optical properties

• Autor(a) principal: Bernardo, Nariane Marselhe Ribeiro
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/190950
• topic: Bio-ótica; Águas interiores; Qualidade da água; OLI/Landsat-8; Sensoriamento remoto; Bio-optics; Inland water; Water quality; OLI/Landsat-8; Proximal remote sensing

O Material Particulado em Suspensão (MPS) é o principal componente em sistemas aquáticos. Elevadas concentrações de MPS implicam na atenuação da luz, e ocasionam alterações das taxas fotossintéticas. Além disso, a presença de MPS no sistema aquático pode aumentar os níveis de turbidez, absorver poluentes e podem ser considerados como um indicativo de descargas de escoamento superficial. Portanto, monitorar as concentrações de MPS é essencial para a gerar informações técnicas que subsidiem o correto manejo dos recursos aquáticos, prevenindo colapsos hidrológicos. O sensoriamento remoto se mostra como uma eficiente ferramenta para monitorar e mapear MPS quando comparada às técnicas tradicionais de monitoramento, como as medidas in situ. Entretanto, diante de uma grande e complexa variabilidade de componentes óticos, desenvolver modelos de MPS por meio do sinal registrado em sensores remotos é um desafio. Diversos modelos foram desenvolvidos para reservatórios, lagos e lagoas específicos. Atualmente, não há um único modelo capaz de estimar MPS em reservatórios brasileiros em cascata. Com o objetivo de estimar as concentrações de MPS de forma acurada, o objetivo desta tese foi desenvolver um modelo semi-analítico capaz de estimar valores de coeficiente de atenuação, Kd, por meio do uso dos coeficientes de absorção e espalhamento e, consequentemente, utilizar os valores de Kd para estimar as concentrações de MPS. A adoção desta estratégica se baseou na atenuação da luz ao longo da coluna da água, causada pela presença de MPS. Inicialmente, as características óticas dos reservatórios foram investigadas. Foi observado que cada reservatório apresenta um componente oticamente ativo (COA) dominante, como em Barra Bonita, o primeiro reservatório da cascata, dominado pela fração orgânica do MPS, enquanto que Nova Avanhandava, o ultimo reservatório da cascata, a fração inorgânica de MPS é dominante. Além disso, Bariri e Ibitinga, reservatórios localizados próximos à Barra Bonita, apresentaram elevadas contribuições de material orgânico dissolvido colorido (CDOM). Todas estas características implicam em diferentes propriedades bio-ópticas. Sequencialmente, a qualidade da reflectância de sensoriamento remoto (Rsr) foi avaliada por meio da comparação de quatro métodos, publicados na literatura, para remoção do efeito especular. Para validação dos resultados, o resultado das simulações obtidas via Hydrolight® foi utilizado como dado de referência. Os resultados demonstraram que o uso de um fator hiperespectral que compense a componente especular foi a melhor abordagem para calcular os dados de Rsr, reduzindo aproximadamente 30% dos erros quando comparados às outras abordagens, as quais consideraram apenas a velocidade do vento como causa do efeito especular. Por fim, modelos empíricos e semi-analíticos foram desenvolvidos, sendo que os modelos semi-analíticos apresentaram um resultado mais satisfatório para as estimativas das concentrações de MPS do que os modelos empíricos. O modelo desenvolvido na presente tese, QAATRCS, resultou em erros médios menores que 30%, enquanto que os modelos empíricos retornaram erros de até 80%. Em vista do grande intervalo de concentrações de COAs e da variabilidade ótica observada no reservatórios em cascata, o QAATRCS foi capaz de estimar de forma acurada as concentrações de MPS.