Detectar floraciones algales nocivas desde el espacio

BIO-ÓPTICA · MODELAMIENTO ESPECTRAL · TELEDETECCIÓN

Detectar floraciones algales nocivas desde el espacio

Mediciones de terreno, cultivos de especies, transferencia radiativa y algoritmos satelitales para mejorar la detección de marea roja en aguas costeras ópticamente complejas.

Colaboración / proyectoCSIRO · CSIRO Chile · IFOP · ANID
Año2020
FocoPatagonia chilena

LECTURA RÁPIDA

El proyecto en tres lecturas.

Problema

Los fiordos y canales del sur de Chile mezclan fitoplancton, CDOM y sedimentos. Esa complejidad limita el desempeño de algoritmos globales de color oceánico.

3 regionesLos Lagos, Aysén y Magallanes
2017-2020observaciones bio-ópticas integradas
9 algoritmoscomparados con espectros simulados

FLUJO DE TRABAJO

Cómo se conectaron los componentes.

01

Medir

Bio-óptica y calidad de agua en terreno.

02

Caracterizar

Firmas ópticas de especies en laboratorio.

03

Modelar

Transferencia radiativa y escenarios espectrales.

04

Operacionalizar

Algoritmos, Data Cube e integración con plataformas.

CONTEXTO

Caracterizar aguas donde el satélite ve señales mezcladas

Las aguas costeras patagónicas presentan una señal de reflectancia compleja. El trabajo de campo midió sólidos suspendidos, absorción por CDOM, absorción de partículas, pigmentos mediante HPLC, radiancia e irradiancia espectral. Estas observaciones permitieron caracterizar cómo cambia la reflectancia entre ambientes costeros y qué parte de esa variabilidad puede confundirse con una floración algal.

ANÁLISIS

Construir firmas bio-ópticas de especies

Cultivos de especies objetivo fueron analizados para caracterizar absorción, retrodispersión y composición de pigmentos. La pregunta era si especies responsables de floraciones nocivas exhibían diferencias ópticas suficientes para mejorar su discriminación mediante observaciones remotas.

ANÁLISIS

Simular condiciones que el terreno no puede cubrir

Los datos in situ y de laboratorio parametrizaron modelos de transferencia radiativa con EcoLight. Se simularon cientos de espectros bajo distintas combinaciones de clorofila, CDOM, sedimentos y especies de fitoplancton. Esto permitió probar sistemáticamente cómo cambia la señal y evaluar nueve algoritmos de detección. El índice RITakahashi mostró potencial exploratorio para eventos dominados por Alexandrium y fue probado sobre una escena MODIS-Aqua de 2006.

ANÁLISIS

Diseñar el camino hacia un sistema operativo

El proyecto evaluó cómo productos satelitales regionalizados podían integrarse con SIMA Austral, modelos hidrodinámicos y biogeoquímicos, monitoreo in situ y servicios WMS. La arquitectura propuesta utilizaba Open Data Cube para automatizar productos satelitales y distribuirlos a plataformas de decisión. Los conjuntos de datos bio-ópticos 2017-2020 fueron además publicados con DOI para facilitar reutilización y validación futura.

Figuras del proyecto

Ver el análisis.

VALOR DEL PROYECTO

Qué demuestra este proyecto

Capacidad para conectar mediciones de terreno, física de la señal, modelamiento espectral, algoritmos satelitales y arquitectura de datos dentro de un flujo que puede avanzar hacia monitoreo operacional.

El satélite aporta cobertura espacial, pero la detección confiable de una floración depende de conocer la física óptica local y combinarla con observaciones de terreno y modelos oceanográficos.

bio-ópticaEcoLightSentinel-3MODISOpen Data Cubealerta temprana

Proyecto desarrollado en colaboración con CSIRO · CSIRO Chile · IFOP · ANID. 2020