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Calidad de agua con teledetección
  •   Copernicus Sentinel Space

La calidad de una masa de agua está determinada por un número de parámetros, entre los que el más importante es la presencia de algas unicelulares. La concentración de estas es directamente proporcional a la de los dos pigmentos fotosintéticos más frecuentes: clorofila (presente en todos los organismos fotosintéticos) y ficocianina (presente en las cianobacterias). Tenemos la suerte de que ambos pigmentos dejan su huella en la reflectancia del agua, ya que absorben radiación en algunas longitudes de onda y en otras la reflejan.

En las figuras vemos dos ejemplos reales de reflectancia espectral obtenidos con el sensor CASI del INTA sobre dos masas de agua muy próximas en las cercanías de Moguer (Huelva). Una es una balsa de riego (al borde derecho de la imagen), con un agua muy limpia. Cuando no hay pigmentos presentes en el agua, la reflectancia (línea azul) está determinada por el espectro bastante plano del agua pura, modulado por las reflexiones especulares en la superficie y, eventualmente (en aguas someras), por la contribución del fondo. A cambio, en aguas eutrofizadas (es decir con muchos nutrientes y por tanto muchos organismos fotosintéticos) el espectro es muy característico (línea verde). El estero de Domingo Rubio (a la izquierda) es una masa de agua muy eutrofizada, y su reflectancia lo muestra; observándola es fácil entender que mediante teledetección podemos estudiar su calidad.

Estero de Domingo Rubio y balsa de riego (Huelva) - Sensor AHS INTA

Vemos que, para ese estudio, lo importante es disponer de bandas espectrales en máximos y mínimos del espectro de reflexión de los pigmentos, o (por supuesto) un continuo como el obtenido por el CASI. Si son bandas discretas, para que puedan distinguirse esos máximos y mínimos es necesario que el ancho de las bandas sea menor de 10-15 nm. Esto no es fácil para instrumentos de alta o media resolución espacial y, por eso, no es habitual estudiar la calidad de aguas con instrumentos como los de la serie Landsat o Sentinel-2. Sí lo podría ser con instrumentos con bandas estrechas como OLCI en Sentinel-3; pero este tiene una resolución espacial media-baja, que deja fuera a muchas masas de agua interiores.

Para complicar más la cosa, la resolución radiométrica es también crítica, ya que habitualmente no queremos estudiar aguas tan patentemente eutrofizadas como el estero de Domingo Rubio, sino que nos interesa detectar pigmentos a baja concentración. Esto representa un cambio menor en la reflectancia y es todo un reto para el proceso de los datos.

La dificultad en tener a la vez alta resolución espacial y adecuada resolución espectral y radiométrica explica que Copernicus solo ofrezca un servicio de Lake Water Quality en grandes masas de agua. En España, por ejemplo, solo se monitorizan dos: el lago de Sanabria y el embalse del Ebro. Hay otras iniciativas en marcha para que los datos Sentinel sirvan para el estudio de masas de agua continental, pero de momento no son operativas.