Abstract:
Neste estudo, foram utilizados dados de reflectância de sensoriamento remoto, Rrs(λ), medidos in situ durante 14 cruzeiros oceanográficos, incluindo dados coletados pelo Grupo de Oceanografia de Altas Latitudes (GOAL, FURG) e provenientes da base de dados da NASA SeaWIFS Bio-Optical Archive and Storage System (SeaBASS), e medidas concomitantes de concentração de clorofila-a, CHL, nas adjacências do Estreito de Bransfield nos verões austrais entre 2002 e 2010. O objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho de algoritmos bio-ópticos para estimar a CHL nessa região através de dados de Rrs(λ) do sensor satelital MODIS/Aqua e testar a hipótese de que o método NIR-SWIR para detecção de águas túrbidas e correção atmosférica é mais satisfatório na área de estudo. Importante subestimativa da CHL foi observada através da aplicação dos algoritmos empíricos OC2M-547 e OC3M-547 e semi-analítico GSM01, mesmo quando a comparação considerou a CHL in situ fornecida por método de cromatografia líquida de alta resolução , High Performance Liquid Cromatography, HPLC. Nossos resultados contrastam com trabalhos anteriores que sugeriram que estimativas de CHL por satélite seriam satisfatórias na região Antártica quando comparadas com a CHL in situ derivada por HPLC. Dos algoritmos bio-ópticos globais aqui estudados, o semi-analítico GSM01 apresentou melhor desempenho. Porém ainda é necessário um ajuste regional devido às características ópticas do fitoplâncton da região serem distintas em comparação as demais regiões do globo. Os algoritmos empíricos que utilizam a razão da Rrs(ʎ) entre duas e três bandas do sensor MODIS/Aqua foram ajustados regionalmente e validados, e indicaram melhor desempenho em estimar CHL na região em comparação aos modelos globais, particularmente o modelo regional de 3 bandas OC3M-547/FURG-SO. A aplicação do método de correção atmosférica NIR-SWIR para detecção de águas túrbidas apresentou um incremento na CHL estimada por satélite de 0,75 e 2,5 mg m-3 quando comparada à aplicação do método padrão NIR, e uma redução menos significante nos valores acima de 2,5 mg.m-3 A resposta principal nesta parte do trabalho foi então identificar que a reflectância destas águas não responde somente a biomassa fitoplanctônica, mas também as características ópticas das águas de degelo (região onde o SWIR se aplica) e torna-se necessário então uma investigação em torno dos componentes opticamente ativos nas águas da região a fim de determinar melhor as suas respostas espectrais.
In this study, we used in situ remote reflectance data, Rrs(λ), from 14 austral summer oceanographic cruises, including those collected by Grupo de Oceanografia de Altas Latitudes (GOAL, FURG) and provided by SeaWIFS Bio-Optical Archive and Storage System (SeaBASS), with concomitant measurements of chlorophyll-a concentration, CHL, in Bransfield Strait adjacent region. These data spans the period between 2002 and 2010. The objective of this work was to evaluate the bio-optical algorithms to estimate chlorophyll-a concentrations in this region through Rrs(λ) data provided by satelital sensor MODIS/Aqua and to test the hypothesis that NIR/SWIR method is satisfactory for the detection of turbid water and hence atmospheric correction in the study area. The use of OC2M-547, OC3M-547 empirical and GSM01 semi analytical algorithms incurred in an important CHL underestimate, even when the comparison considered in situ CHL provided by High Performance Liquid Cromatography, HPLC. Our results are in contrast with previous works which have suggested that CHL satellite estimates would be satisfactory in the Antarctic region. The GSM01 showed the best performance compared to the other algorithms studied here, though a regional adjustment is still necessary because the optical characteristics of phytoplankton in the region are different in comparison to other regions of the globe. The empirical algorithms which use the ratio between two or three Rrs(ʎ) bands from MODIS/AQUA sensor were adjusted regionally and validated. These adjusted algorithms, particularly the regional model of 3 bands OC3M-547/FURG-SO, showed a better performance in estimating CHL in the region when compared to global models. The application of NIR-SWIR atmospheric correction for detection of turbid waters showed an increase of 0.75 to 2.5 mg m-3 in chlorophyll-a concentration estimated by satellite when compared to the application of NIR standard method, and a least significant decrease in values above 2.5 mg.m-3. It is important to highlight that the response of the water reflectance in this area is not only due to phytoplankton biomass, but also due to the optical characteristics of the melt water, where the SWIR method applies. Hence, an investigation of the optically active components of these waters becomes necessary in order to better determine their spectral responses.
