Εκτίμηση συγκέντρωσης χλωροφύλλης με τη χρήση δορυφορικών εικόνων Sentinel-2

Abstract

Η χλωροφύλλη-α θεωρείται κρίσιμη παράμετρος για τον χαρακτηρισμό του επιπέδου ευτροφισμού ενός θαλάσσιου συστήματος. H τηλεπισκόπηση μπορεί να εκτιμήσει τη χωρική και χρονική κατανομή της χλωροφύλλης-α. Ο κύριος στόχος αυτής της εργασίας είναι να αξιολογήσει τους αλγορίθμους ανάκτησης χλωροφύλλης-α από δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιώντας in situ εκτιμήσεις στην περιοχή του Νοτίου Αιγαίου . Ένα σύνολο δεδομένων από την υπηρεσία Marine Copernicus (CMES) που περιείχε in situ συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση ενός εμπειρικού αλγορίθμου στη περιοχή του Νοτίου Αιγαίου. Εικόνες που παρήχθησαν από το δορυφόρο Sentinel-2. Μεθοδολογικά, οι εικόνες διορθώθηκαν ατμοσφαιρικά, αφαιρέθηκαν αυτές που τα εικονοστοιχεία τους καλυπτόταν από σύννεφα και υπολογίστηκε ο λόγος MBR (Maximum Band Ratio). Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος Mediterranean Ocean Color 3 (MedOC3) για τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α. Οι τιμές των συγκεντρώσεων in situ χλωροφύλλης-α ελήφθησαν σε βάθος 20, 50, 75 και 100 m. Χρησιμοποιήθηκε η υπόθεση ομογενής στήλης νερού (διαφορά θερμοκρασίας ΔΤ <0.2oC) με σκοπό να θεωρηθεί ότι η συγκέντρωση της χλωροφύλλης-α είναι ίδια στην επιφάνεια σε σχέση με το βάθος τον 20 m. Στη συνέχεια έγινε προσαρμογή στα δεδομένα πεδίου μιας πολυωvυμικής εξίσωσης 4ου βαθμού. Χρησιμοποιήθηκαν μοντέλα γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ των τιμών της ανακλαστικότητας σε ένα κανάλι, των λογαριθμικά μετασχηματισμένων λόγων της ανακλαστικότητας στο ορατό φάσμα και των in situ συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α. Χρησιμοποιήθηκαν διαγράμματα διασποράς, ιστογράμματα και στατιστικοί δείκτες για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Η καλύτερη προσαρμογή υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας την πολυωνυμική εξίσωση 4ου βαθμού μεταξύ των in situ και των δορυφορικών δεδομένων. Αντίθετα τα μοντέλα γραμμικής παλινδρόμησης δεν ήταν σε θέση να υπολογίσουν με ακρίβεια τις συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α σε σχέση με τις πολυωνυμικές εξισώσεις.