Monitoreo remoto de la concentración de clorofila: una base importante para la protección y restauración de los recursos hídricos.

Los cuerpos de agua continentales constituyen un componente esencial de los ecosistemas naturales de los que depende la humanidad para su supervivencia y desarrollo, desempeñando un papel insustituible en el suministro de agua, el control de sequías e inundaciones, el transporte y la navegación, la regulación climática, la provisión de hábitats para organismos y el mantenimiento de la biodiversidad. En los últimos años, bajo la influencia de las actividades humanas y el cambio climático, los recursos hídricos continentales, el medio acuático y los ecosistemas acuáticos se han enfrentado a diversos grados de problemas y amenazas. La eutrofización y la consiguiente proliferación de algas son problemas de contaminación frecuentes en los cuerpos de agua continentales, y el equilibrio entre el desarrollo de las cuencas hidrográficas y la coordinación ecológica ha recibido cada vez más atención por parte de los departamentos pertinentes.

Monitoreo de la concentración de clorofila mediante teledetección

Actualmente, numerosos investigadores, tanto nacionales como internacionales, utilizan datos de teledetección para monitorear las concentraciones de clorofila a en ríos continentales, grandes lagos, embalses y pequeños cuerpos de agua urbanos. Este método de teledetección para el monitoreo de las concentraciones de clorofila a en cuerpos de agua continentales tiene una gran importancia práctica para fortalecer la gestión ambiental de las cuencas hidrográficas, el control de las fuentes de contaminación y la construcción de una civilización ecológica.

La clorofila-a es un elemento fundamental para la fotosíntesis en las cianobacterias, y su contenido es relativamente estable en el plancton, lo que facilita su purificación y análisis en condiciones de laboratorio.La medición del contenido de clorofila a en las masas de agua puede proporcionar una evaluación preliminar del grado de eutrofización, lo que permite comprender mejor la calidad del agua.Por lo tanto, el monitoreo dinámico de la concentración de clorofila a en cuerpos de agua continentales durante un período prolongado es un requisito previo importante para la protección y restauración de los recursos hídricos terrestres.

CAS Xiguang Aerospace - Inversión de la concentración de clorofila

Cuando la luz solar incide sobre la superficie de las masas de agua continentales desde la atmósfera, se producen fenómenos ópticos como reflexión, refracción y absorción en la interfaz agua-vapor. Las características espectrales de la masa de agua captadas por el sensor dependen principalmente de sus propiedades ópticas, la composición de las sustancias presentes en el agua, las condiciones meteorológicas y el ángulo de visión del sensor. Durante el proceso de propagación de la luz solar a través de la atmósfera hasta la superficie del agua, una pequeña parte se dispersa, mientras que la mayor parte llega a la superficie. La mayor parte de la luz transmitida a la superficie se refleja, y el resto penetra en el agua.

La relación funcional entre la banda de luz visible y la reflectancia espectral del agua de alta pureza es casi lineal. Cuando hay otras sustancias presentes en el agua pura, la curva de reflectancia del agua cambia.Debido a su alta sensibilidad óptica, la clorofila a presenta picos o valles en la curva espectral del agua cuando su concentración varía. Mediante el estudio del espectro característico de la clorofila a, es posible monitorizar y predecir su concentración en el agua.  

CAS Xiguang Aerospace - Inversión de la concentración de clorofila

La imagen superior muestra los resultados de la concentración de clorofila a para la Bahía de Bohai obtenidos por el Equipo Aeroespacial de Xi'an de la Academia China de Ciencias mediante inversión. Como se puede observar en la imagen,La concentración de clorofila a cerca de la costa es mucho mayor que la que se encuentra en aguas más alejadas de la costa.  

Actualmente, los datos utilizados para el monitoreo remoto de la concentración de clorofila a en cuerpos de agua continentales provienen principalmente de fuentes de imágenes tradicionales, como imágenes multiespectrales e hiperespectrales. En comparación con los datos multiespectrales tradicionales, los sensores hiperespectrales cuentan con más bandas, anchos de banda más estrechos y una resolución espectral significativamente mejorada, lo que los convierte en una fuente de datos ideal para la inversión de la calidad del agua continental. Con el creciente desarrollo de la teoría espectral y los métodos de inversión, las imágenes hiperespectrales están adquiriendo cada vez más importancia y se utilizan ampliamente en el monitoreo remoto de la calidad del agua continental.