Aplicaciones del AVHRR en las
Investigaciones pesqueras

Ing. Luis Escudero Herrera

Imágenes Satelitales de
Temperatura Superficial del Mar

 

1. Introducción

    La vida en nuestro planeta se encuentra ampliamente determinada por el océano. Los mayores cambios de energía se presentan entre la atmósfera y la tierra, pasando a través de la superficie del océano y obtenemos como resultado el clima determinado por este intercambio.

    Afortunadamente, el programa satelital nos provee información oceanográfica y meteorológica en tiempo real, de manera que es posible monitorear sus parámetros físicos. Para ello, muchas técnicas son empleadas en la investigación de los océanos, una de ellas es la Percepción Remota, mediante la cual se obtienen los datos de la superficie del planeta mediante los sensores remotos instalados en los satélites u otros sistemas aéreos.

    Dentro de este marco el Instituto del Mar del Perú viene utilizando las técnicas de Percepción Remota con la adquisición del Sistema HRPT a principios de 1998, el cual tiene una capacidad de recepción de información de los satélites NOAA en 5 bandas (visible, cercana al infrarrojo y infrarrojo) con una resolución espacial de 1.21 Km2 . Además este sistema tiene la capacidad de captar información de SeaWIFS.

    El producto de tales imágenes son cartas de TSM que son correlacionadas con las cartas de distribución de recursos pelágicos que se obtienen en los cruceros de evaluación o en diversas exploraciones; para encontrar una correlación entre los focos de concentración de recursos con áreas de una determinada TSM.
     

2. Materiales y Metodología

    Los Satélites NOAA

Pertenecen a la Administración Nacional de Oceanografía y Atmósfera de los Estados Unidos de América. Se encuentran a una altura de 833 km sobre la superficie de la Tierra, en órbita polar, es decir, órbitas que pasan sobre los casquetes polares, de forma que pasan por alguna parte de nuestra cobertura un mínimo de cuatro veces al día cada uno. En la actualidad se encuentran operativos tres: el NOAA 12, el 14 y el 15.

    A bordo llevan una serie de sensores para el estudio de los océanos, la tierra, la columna de atmósfera y el espacio exterior. De ellos, sin duda el más conocido es el AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer),que obtiene imágenes de la superficie del planeta en cinco bandas espectrales (cinco estrechos segmentos del espectro electromagnético).

    Su resolución radiométrica es muy elevada, con capacidad para distinguir un margen dinámico de 1024 niveles de energía distintos en cada banda. Ello permite detectar, en las bandas térmicas, variaciones de 0.1ºC.

    Aunque la sucesión de valores de longitud de onda es continua, suelen establecerse una serie de bandas en donde la radiación electro - magnética manifiesta un comportamiento similar. La organización de estas bandas de longitudes de onda o frecuencia se denomina Espectro Electro - magnético. Comprende, desde las longitudes de onda más corta (rayos gamma, rayos X), hasta las kilométricas (telecomunicaciones). Las unidades de medida más comunes se relacionan con la longitud de onda. Para las más cortas se utilizan micras, mientras las más largas se miden en centímetros o metros.

    Otros sensores a bordo de los satélites NOAA son el TOVS (TIROS Operational Vertical Sounder), que en realidad está formado por tres sensores (una sonda de radiación infrarroja de alta resolución, la HIRS/2, una sonda estratosférica, la SSU, y una sonda de microondas, la MSU) que actúan a modo de sonda para analizar la columna de atmósfera bajo el satélite, el SEM (Space Environment Monitor), que mide el flujo de partículas solares (alfa, protones, electrones), su espectro y la energía total en el punto del espacio que ocupa el satélite, y el sistema ARGOS de recogida de datos de boyas oceanográficas, dispositivos de investigación para seguimiento y monitorización remota y sistemas de seguridad.
     

Características del sensor AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer):

  • Resolución espacial de 1,1 km. en el nadir de la observación.Resolución espectral de 5 bandas (visible, infrarrojo cercano y 3 en el infrarrojo térmico).
  • Resolución radiométrica de 10 bits (1023 niveles distintos).
  • Resolución temporal de aproximadamente 2 imágenes diarias por satélite (en nuestra estación).
  • Anchura de las imágenes 2700 km. (aproximadamente).


Los usos de los datos del sensor AVHRR :

  • Aplicaciones Hidrológicas: Cartografía de zonas de nieve, extensiones de agua en riadas, humedad del suelo.
  • Recursos Renovables: NDVI, Detección y seguimiento de incendios.
  • Análisis de Usos de Suelo: Efectos urbanos.
  • Aplicaciones Geológicas : Basándose en propiedades absortivas de las distintas litologías se han obtenido cartografías litológicos, tectónicos.
  • Riesgos Naturales: Volcanes, Terremotos, Inundaciones, Incendios.
  • Aplicaciones Marítimas: SST, Calidad de aguas, Turbidez de aguas, Mareas negras, Surgencias.
  • Aplicaciones Climáticas: Tormentas, Nubosidad, Vientos.


Estación SMARTech

La antena SMARTech captura datos de satélite y convierte la transmisión del satélite a una señal digital. La señal pasa a los circuitos de radio de la estación de trabajo PC o UNIX.

Los datos del satélite se almacenan entonces en el disco duro del ordenador, a un dispositivo de almacenamiento o pasa a través de la red. La estación SMARTech incluye una antena GPS (Trimble) que corrige los datos de reloj del satélite y garantiza una corrección de imagen precisa.


La recepción de la señal HRPT

Con nuestra Estación de Recepción SMART podemos recibir la señal de la serie de satélites NOAA 12,14 y 15 mediante el programa SMARTrack®, el cual tiene la capacidad de recepcionar información de SeaWIFS.


Procesamiento de imágenes NOAA

El procesamiento de las imágenes se realiza con el software ERDAS Imagine 8.3.1, el cual cuenta con diversos módulos de procesamiento: HRPT y MET.

Las cartas de Temperatura Superficial del Mar (TSM) son elaboradas desde la imagen cruda recepcionada, a la cual se le somete a una calibración por el sistema y una rectificación geométrica. El calculo de la TSM se realiza utilizando el algoritmo matemático Split Night Multi-Channel Sea Surface Temperature.


3.
Resultados

    Cartas de Temperatura Superficial del Mar (TSM)


    Las cartas de Temperatura Superficial del Mar (TSM) son elaboradas desde la imagen cruda recepcionada, a la cual se le somete a una calibración por el sistema y una rectificación geométrica. El calculo de la TSM se realiza utilizando el algoritmo matemático Split Night Multi-Channel Sea Surface Temperature.

    Con las cartas de TSM ha sido posible el Monitoreo del Evento ¨El Niño¨ en la costa peruana y en zonas específicas (puertos y caletas), desde febrero de 1998.

     

     

     

     

     

     

     


    El seguimiento de los recursos pelágicos, mediante la interelacion entre la información
    obtenida en los cruceros de evaluación hidroacústica y las cartas de TSM .


    Cartas Promedio de TSM y ATSM

    Con la información diaria de TSM se elaboran cartas promedio semanal, por cuadrado MARSDEN (1º x 1º) , y cartas de Anomalías Térmicas (ATSM), obtenidas en base a los promedios patrones con que cuenta el IMARPE.

    Monitoreo de Laguna "La Niña"

    La Laguna ¨La Niña¨ se forma como producto de las torrenciales lluvias que provocó el evento ¨El Niño¨1997-98 en los meses de febrero y marzo de 1998, en la zona de los desiertos de Sechura. Tiene sus orígenes en el represamiento de los enormes caudales de los ríos Piura, La Leche y Cascajal, Olmos, Motupe, sumados a ello las lagunas de Ramón, Ñapique, entre otros y por la configuración de la topografía de la zona lo que favoreció su formación. El nombre de esta laguna se debe a que se origina dentro del episodio de ¨El Niño¨.

    La forma y extensión de la laguna ha sido posible observarse mediante la utilización de imágenes de alta resolución de los satélites polares NOAA.

    El área máxima que logró alcanzar esta laguna fue de 2 326 km2 en el mes de marzo, a fines de diciembre se registró un área de 1 082 km2, lo que representa la pérdida de 53,48% de su extensión en siete meses de monitoreo


     

    Localización de Incendios forestales

    A fines de noviembre de 1998, se presentó un incendio forestal en los bosques de Piura, el cual fue detectado por el sistema satelital HRPT, mediante los sensores AVHRR de los satélites NOAA, el siniestro ocurrido en el distrito de La Matanza, provincia de Morropón, ha sido monitoreado con fines de estudio y vigilancia.

    La realización del presente trabajo se hizo teniendo en cuenta, que para detectar incendios por medio del sensor AVHRR del satélite NOAA, se utilizan los contrastes que se producen en el canal 3 del sensor(canal térmico).

    En este canal los pixeles correspondientes a las zonas de incendios se saturan, resaltando así sobre el resto de los pixeles; pudiéndose de esta forma localizar las zonas de incendios.

    Las imágenes corresponden a una combinación de bandas 3-2-1, de la escena NOAA 14, que han sido capturadas con una antena SMARTech, y las imágenes procesadas con el software ERDAS Imagine 8.3.



    Otros Productos

    A fines de abril de 1999 se produjo una varazón de peces en la zona de Pisco, la cual estuvo asociada a procesos de contaminación marina, esta alteración se pudo detectar utilizando imágenes en falso color de la combinación de las bandas 3, 2 y 1, las cuales fueron corregidas radiométricamente. Pudiéndose observar diferentes tonalidades, los cuales pueden ser asociados a focos contaminantes (sólidos en suspensión).

 
4. Perspectivas

  • El IMARPE está en proceso de adquirir información de SeaWIFS en tiempo no real, con lo que se obtendría información de ¨clorofila¨, para elaborar un modelo que nos permita el seguimiento de la pesquería pelágica.
  • Para el estudio de zonas costeras sé esta adquiriendo imágenes de radar (ERS), a fin de estudiar los diferentes procesos que ocurren en dicho medio.
  • Con la información proveniente del Sistema ARGOS, que todas las embarcaciones pesqueras brindarán, se realizará el monitoreo del movimiento de la flota asociado a la TSM y otras variables.


Sugerencias:  uprsig@imarpe.gob.pe

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