Retrieval of euphotic zone and Secchi disk depth in Bariri reservoir using OLI/Landsat-8 data

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Gomes, Ana Carolina Campos [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Atenuação da luz; Qualidade da água; Dados de satélite; Modelos bio-ópticos; Light attenuation; Water quality; Satellite data; Bio-optical models
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/153657

O presente trabalho teve como objetivo estimar as profundidades da zona eufótica (Zeu) e do disco de Secchi (ZSD) a partir do coeficiente de atenuação da luz (kd) utilizando dados do sensor Operational Land Imager (OLI)/Landsat-8 no reservatório de Bariri. Como importantes parâmetros de medida da claridade da água, kd, Zeu e ZSD são afetados pelas substâncias opticamente significativas (SOS). A caracterização óptica do reservatório foi realizada a partir de duas campanhas de campo realizadas no período seco, aqui nomeadas como BAR1 (agosto/2016) e BAR2 (junho/2017), que contaram com análises das propriedades ópticas inerentes (POIs), das SOS e da coleta de dados radiométricos para o cálculo da reflectância de sensoriamento remoto (Rsr). A localização do reservatório de Bariri como o segundo do Sistema de Reservatórios em Cascata (SRC) do Rio Tietê promove a heterogeneidade dos seus níveis de eutrofização na direção montante-jusante além de caracterizá-lo como altamente produtivo. As campanhas de campo foram marcadas por uma significativa diferença nos valores de concentração de clorofila-a ([Chl-a]) que apresentou variação média entre 7,99 e 119,76 μg L-1 com os maiores valores em BAR1, com decréscimo das SOS em BAR2 em relação a BAR1 e predomínio de material particulado orgânico (MPO) nas duas campanhas de campo; a turbidez variou entre 5,72 e 16,60 NTU. A absorção por matéria orgânica colorida dissolvida (aCDOM) foi predominante nas duas campanhas de campo, sendo mais expressiva em BAR2. Para as estimativas de kd, nove modelos empíricos e três modelos semi-analíticos baseados em dados radiométricos como razões entre as bandas azul/verde e azul/vermelho do sensor OLI/Landsat-8 e baseados em [Chl-a] foram avaliados. Considerando a propriedade óptica aparente (POA) do kd, um modelo semi-analítico baseado em POIs e na distribuição angular da luz apresentou os menores erros (erro médio percentual absoluto – MAPE) de 40% em relação aos modelos empíricos de [Chl-a] com 60% e de 80% para os modelos empíricos baseados em razões de bandas. A partir das estimativas de kd, modelos de estimativa de Zeu e ZSD foram avaliados. Para as estimativas de Zeu, cinco modelos empíricos, baseados na relação entre o coeficiente de atenuação da luz da radiação fotossinteticamente ativa [kd(PAR)] e de kd em 490 nm [kd(490)], e um modelo semi-analítico, baseado na equação de transferência radiativa, foram considerados; para as estimativas de ZSD, um modelo semi-analítico foi testado. Os resultados obtidos foram melhores para um modelo empírico (erro percentual absoluto – ε) de Zeu com 16% em relação ao modelo semi-analítico (ε 30%) e os erros nas estimativas de ZSD foram de 57%. Os erros nas estimativas de kd revelaram que a acurácia dos modelos empíricos foi comprometida devido à influência por CDOM e que o modelo semi-analítico, por considerar a natureza óptica de kd como uma POA, apresentou os melhores resultados. As estimativas de ZSD também foram afetadas pelas características ópticas de Bariri, não apresentando correlação com a matéria orgânica em BAR2, marcado pelo decréscimo de [Chl-a] e aumento dos valores de aCDOM. Zeu mostrou melhores resultados a partir de um modelo empírico calibrado com dados ópticos semelhantes aos do reservatório de Bariri em comparação ao modelo semi-analítico, desenvolvido para abranger as variações bio-ópticas sazonais e regionais. kd, Zeu e ZSD foram espacializados a partir de imagens do sensor OLI/Landsat-8 permitindo a avaliação espaçotemporal desses parâmetros que apresentaram um padrão sazonal quando analisados em relação aos dados de precipitação. kd apresentou variação entre 0,89 e 5,60 m-1 para o período analisado (2016) e Zeu e ZSD apresentaram variação entre 0,30 e 7,60 m e entre 0,32 e 2,95 m, respectivamente, para o período de 2014-2016. Pode-se concluir então, que apesar das estimativas de kd, Zeu e ZSD terem sido afetadas pela influência de CDOM no reservatório de Bariri, o esquema semi-analítico foi capaz de estimar kd com menor erro e permitiu as estimativas de Zeu e ZSD.