Συγκριτική ανάλυση τεσσάρων μοντέλου υπολογισμού Χλωροφύλλης – α σε επιπέδου – 2 ύδατα με τη χρήση εικόνων MODIS

Από RemoteSensing Wiki

---

Αναθεώρηση της 22:12, 16 Φεβρουαρίου 2018

Συγκριτική ανάλυση τεσσάρων μοντέλου υπολογισμού Χλωροφύλλης – α σε επιπέδου – 2 ύδατα με τη χρήση εικόνων MODIS

Πρωτότυπος τίτλος: Comparative Analysis of Four Models to Estimate Chlorophyll-a concentration in case-2 waters using MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) imagery

Συγγραφείς: Anas El – Alem, Karem Chokmani, Isabelle Laurion and Sallah E. El - Adlouni

Δημοσιεύθηκε: Remote Sensing, 2012, 4, 2373-2400

Η βιώσιμη διαχείριση των υδάτινων πόρων απέκτησε πραγματικό ενδιαφέρον για τη διεθνή κοινότητα πριν από μερικές δεκαετίες. Αν και ο Καναδάς κατέχει το 9% της ανανεώσιμης προσφοράς γλυκού νερού για το 0,5% του παγκόσμιου πληθυσμού, αυτός ο πολύτιμος πόρος πρέπει να αντιμετωπιστεί υπεύθυνα. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η προέλευση της φθοράς οφείλεται εν μέρει στην υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων που προκαλείται από την ανάπτυξη επιβλαβών φυκιών των αλγών (HABs), όπως οι κυανοβακτηριακές ανθοφορίες. Η αυξανόμενη ανάπτυξη τέτοιων HABs αντανακλά την προηγμένη κατάσταση του ευτροφισμού του υδάτινου οικοσυστήματος που προκαλείται από αστικές, γεωργικές και βιομηχανικές εξελίξεις. Μόλις εγκατασταθούν σε λίμνες, οι κυανοβακτηριακοί πληθυσμοί είναι εξαιρετικά δύσκολο να ελεγχθούν. Ο συνηθέστερος τρόπος ανίχνευσης της παρουσίας ανθοφορίας είναι η δειγματοληψία in situ, δηλαδή στο πεδίο. Ωστόσο, ούτε η χωρική κατανομή ούτε η χρονική συχνότητα τέτοιων προγραμμάτων παρακολούθησης επαρκούν για την ανίχνευση της έκτασης, της έντασης και της διάρκειας των HABs σε υδάτινα σώματα και για μια χώρα όπως ο Καναδάς που καλύπτει μια πολύ μεγάλη περιοχή με μεγάλο αριθμό λιμνών. Η επί τόπου δειγματοληψία και οι αναλύσεις δειγμάτων είναι επίπονες και τα αποτελέσματα που λαμβάνονται συχνά είναι δύσκολο να ερμηνευθούν λόγω της ετερογενούς χωρικής κατανομής και της αιφνίδιας ανόδου και πτώσης των αλγών.

Η τηλεπισκόπηση, με την συνοπτική προβολή, την συνεπή επανάληψη και την ικανότητά της να παρέχει πληροφορίες σε ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος, αντιπροσωπεύει μια ελκυστική εναλλακτική μέθοδο για την παρακολούθηση των ανθών. Δορυφορικοί αισθητήρες που παρέχουν δεδομένα σε ορατά και κοντά σε υπέρυθρα (NIR) μήκη κύματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α (Chl-a) με βάση την υψηλή απορρόφηση του μπλε και του κόκκινου μέρους του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και την υψηλή ανακλαστικότητα του πράσινου και του κοντινού υπέρυθρου (NIR).

Για αυτή τη μελέτη που εκπονήθηκε στο πλαίσιο της εργασίας αυτής, λόγω του μεγάλου αριθμού ημερών με κάλυψη σύννεφων πάνω από τις επιλεγμένες λίμνες και του σχετικά χαμηλού αριθμού επιτόπιων μετρήσεων, επιλέξαμε να χρησιμοποιούνται δεδομένα MODIS (επανάληψη χρόνου 1 ημέρας) προκειμένου να συγκεντρωθούν αρκετά δεδομένα για τη βαθμονόμηση και την επικύρωση του τελικού μοντέλου. Σκοπός, είναι η αξιολόγηση της απόδοσης των τριών βιο-οπτικών μοντέλων που χρησιμοποιούνται πιο συχνά στη βιβλιογραφία (Kahru, Gitelson και FAI (Floating Algae Index)) και μιας νέας προσέγγισης που ονομάζεται APPEL (APProach by ELimination) Chl-a σε μια σειρά από λίμνες στο νότιο τμήμα της επαρχίας του Κεμπέκ. Οι λίμνες αυτές είναι ο Μισισκουί Μπέι της λίμνης Champlain, η λίμνη Brome, η λίμνη William και η λίμνη Nairne, με επιφάνειες 45, 41, 4 και 2 km2, αντίστοιχα (Εικόνα 1). Οι λίμνες αυτές αποτελούν μέρος ενός προγράμματος για την παρακολούθηση υδάτινων σωμάτων με υποτροπιάζουσες κυανοβακτηριακές ανθοφορίες που διεξήγαγε το Υπουργείο Ανάπτυξης για τη Διατήρηση του Περιβάλλοντος και των Πάρκων. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν σε μια περίοδο 9 ετών (2000 έως 2008) σε διάφορες θέσεις στις τέσσερις λίμνες (Εικόνα 2) και περιλάμβαναν κυανοτοξίνες (ισοδύναμη ολική μικροκυττίνη-LR και ανατοξίνη-α), χρωστικές άλγες (Chl-a, α), αφθονία φυτοπλαγκτού και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του νερού στη λίμνη (ολικός φωσφόρος, ολικό άζωτο, ρΗ, θολότητα, βάθος Secchi, θερμοκρασία επιφάνειας).