Παρακολούθηση επιπέδων των κυανοβακτήριων ανθών χρησιμοποιώντας τον οπτικό δείκτη κυανοβακτίας(VCI) και το δείκτη αιωρούμενης άλγης (FAI)

Από RemoteSensing Wiki

Παρακολούθηση των επιπέδων των κυανοβακτήριων ανθών χρησιμοποιώντας τον οπτικό δείκτης κυανοβακτίας (VCI) και το δείκτη αιωρούμενης άλγης (FAI)

Πρωτότυπος τίτλος: Monitoring levels of cyanobacterial blooms using the visual cyanobacteria index (VCI) and floating algae index (FAI)”

Συγγραφείς: Yoichi Oyamaa, Takehiko Fukushima, Bunkei Matsushita, Hana Matsuzaki, Koichi Kamiyaa, Hisao Kobinata

Δημοσιεύθηκε: International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2015, 38, 335–348

Eικόνα 1:Σημεία παρατήρησης και δειγματοληψίας στις λίμνες Hachiro, Nishiura και Kitaura της Ιαπωνίας.

Η κυανοβακτηριακή άνθηση είναι ένα αυξανόμενο περιβαλλοντικό πρόβλημα στα εσωτερικά ύδατα. Σε αυτή τη μελέτη, προτείνονται μετρήσεις για την παρακολούθηση των επιπέδων των κυανοβακτηριακών ανθών από τις εικόνες Landsat / ETM +. Ο οπτικός δείκτης κυανοβακτίας (VCI) είναι ένας απλός δείκτης για την επιτόπια οπτική ερμηνεία των επιπέδων των κυανοβακτηριακών ανθισμάτων, με την ταξινόμησή τους σε έξι κατηγορίες που βασίζονται σε συσσωμάτωση (π.χ., υπόγεια άνθη, επιφανειακά κοπριά). Ο δείκτης αιωρούμενης άλγης (FAI) και η ανακλαστικότητα της τηλεπισκόπησης στον τομέα του κόκκινου μήκους κύματος, που μπορούν να ληφθούν από τις εικόνες Landsat / ETM +, συσχετίστηκαν με το VCI για την εκτίμηση των επιπέδων άνθησης των κυανοβακτηρίων από τις εικόνες Landsat / ETM +.

Ως περιοχές μελέτης για τη διερεύνηση των συγκεντρώσεων των χρωστικών και των φασματικών χαρακτηριστικών σε κυανοβακτηριακές ανθοφορίες σε κάθε επίπεδο VCI, καθώς και η δυνατότητα εφαρμογής του VCI σε εικόνες Landsat ήταν τρεις ιαπωνικές λίμνες (Εικόνα 1). Οι δύο πρώτες ήταν οι λίμνες Nishiura και Kitaura. Η λίμνη Nishiura είναι ένα κύριο μέρος του ομίλου Lake Kasumigaura, με επιφάνεια 171 km2 και μέσο βάθος 3,4 μ. Η λίμνη Kitaura έχει έκταση 34 χλμ. Και μέσο βάθος 4,5 μ. Οι τεράστιες κυανοβακτικές ανωμαλίες εμφανίστηκαν στις λίμνες αυτές από τις αρχές της δεκαετίας του 1970 μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1990 και στη συνέχεια επανεμφανίστηκε το 2011. Η τρίτη λίμνη ήταν η λίμνη Hachiro, που βρίσκεται στο βόρειο τμήμα της Ιαπωνίας. Αυτή η λίμνη ήταν η δεύτερη μεγαλύτερη λίμνη στην Ιαπωνία (222 km2 σε έκταση) μέχρι το 1957, όταν η έκταση της περιοχής μειώθηκε σε περίπου ένα πέμπτο (49 km2) λόγω αποκατάστασης.

Οκτώ πειραματικές έρευνες διεξήχθησαν στις λίμνες Nishiura και Kitaura από τον Ιούνιο έως τον Αύγουστο του 2012 όταν εμφανίστηκαν κυανοβακτηριακές ανθοφορίες στις λίμνες (στις 19 και 30 Ιουνίου, στις 4, 11 και 19 Ιουλίου και στις 1, 9 και 21 Αυγούστου). Για κάθε έρευνα, διαιρέθηκε ο γενικό όρος "κυανοβακτηριδιακά άνθη" σε τρεις συνθήκες:

1) ανθοφόρα ανθοφορία (επίπεδα VCI 1 και 2, εικόνα 2, α και β)

2) επιφανειακές αφρού (επίπεδα VCI 3-5, εικόνα 2, c έως f)

3) hyperscum (επίπεδο VCI 6, εικόνα 2, g)

Eικόνα 2:Φωτογραφίες από διάφορα επίπεδα κυανοβακτηριακών ανθών στη λίμνη Nishiura στην Ιαπωνία. Οι ανθοί ταξινομήθηκαν σε έξι επίπεδα με βάση την οπτική εμφάνιση: a) Επίπεδο 1, b) επίπεδο 2, c) επίπεδο 3, d) επίπεδο 4 , e) επίπεδο 5, f) επίπεδο 6, g) Η φωτογραφία της καθαρότερης λίμνης στην Ιαπωνία (λίμνη Mashu,> 20 m διαφάνεια) χωρίς κυανοβακτήρια παρουσιάστηκε ως επίπεδο 0. Η φωτογραφία επιπέδου 0 χρησιμοποιήθηκε μόνο για ερωτηματολόγιο σχετικά με τη λίμνη

Δείγματα νερού συλλέχθηκαν τυχαία σε κάθε έναν από τους 11 σταθμούς κατά τη διάρκεια της περιόδου μελέτης (Εικόνα 1). Τα δείγματα συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας ένα δείγμα διαυγούς κυλίνδρου (διάμετρος 15 cm, μήκος 50 cm), το οποίο χαμηλώθηκε αργά στο νερό για να ελαχιστοποιηθεί η διαταραχή των κυανοβακτηριακών ανθών. Ο όγκος δειγματοληψίας διατηρήθηκε σταθερός σε όλους τους σταθμούς (από την επιφάνεια σε βάθος 20 cm) καθώς η συγκέντρωση των κυανοβακτηρίων μπορεί εύκολα να αλλάξει με τον όγκο δειγματοληψίας όταν η συσσωμάτωση είναι βαριά στην επιφάνεια του νερού. Τα επίπεδα της κυανοβακτηριακής έκρηξης καταγράφηκαν ταυτόχρονα χρησιμοποιώντας τις φωτογραφίες του VCI (εικόνα 2). Τα δείγματα νερού επιστράφηκαν στο εργαστήριο για να μετρήσουν τη συγκέντρωση Chl-a χρησιμοποιώντας μια φασματοφωτομετρική μέθοδο και τη συγκέντρωση φυκοκυανίνης χρησιμοποιώντας μια φθορομετρική μέθοδο.

Τρεις εικόνες Landsat / ETM + αποκτήθηκαν από την ιστοσελίδα USGS Earth Explorer μία από τις λίμνες Nishiura και Kitaura (διαδρομή / σειρά: 107/35) στις 21 Αυγούστου 2012 (που συμπίπτουν με την όγδοη έρευνα πεδίου στις δύο λίμνες) και οι άλλες, η λίμνη Hachiro (διαδρομή / σειρά: 108/32) στις 28 Αυγούστου 2012 και 13 Σεπτεμβρίου 2012 (που συμπίπτει με δύο έρευνες πεδίου στη λίμνη από το περιβαλλοντικό γραφείο της λίμνης Hachiro). Τα δορυφορικά δεδομένα, πριν επεξεργαστούν διορθώθηκαν ραδιομετρικά, δηλαδή έγινε η μετατροπή των τιμών ακτινοβολίας σε τιμές ανακλαστικότητας (ToA reflectance).

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]