Utilización de imágenes Meris en la detección de blooms de Pseudo-nitzchia spp. en costas de Galicia

J. Torres

Description

Resumen
Las aguas costeras de Galicia están sometidas periódicamente a desarrollos de algas tóxicas que producen el colapso de ecosistemas marinos e importantes daños económicos al sector extractivo del marisco así como riesgos sanitarios en la población. Por otro lado el desarrollo de nuevos sensores y algoritmos en el óptico permiten mejorar la detección de estos episodios y entender su dinámica y extensión. El objetivo de este trabajo es la detección de un bloom del género Pseudo-nitzchia spp. ocurrido en mayo-junio del 2003. Esta especie es la causante de la toxina amnésica ASP. Para este trabajo se han utilizado imágenes del sensor MERIS del Envisat y datos de campo cedidos por el Centro de Control del Medio Marino (CCMM) de Vilaxoán. Este estudio es parte del proyecto de observación del espacio A623.
Abstract
The periodical development of algae blooms on the Galician coastal areas produces marine ecosystem collapses and serious economic impacts to shellfish extractive sector, as well as sanitary risks in the population. On the other hand, the use of new optical sensors and algorithms has allowed to improve the detection of toxic episodes and a better understanding of their dynamic and spreading. The aim of this paper is the detection of a Pseudo-nitzchia spp. bloom happened between may-june 2003. This species is the responsible of the ASP amnesiac toxin. In this work it has been used both a Envisat MERIS image and insitu data provided by the Centro de Control del Medio Marino (CCMM) in Vilaxoán. The study has been done in the framework of the ESA Earth Observation project AO623.

Sujets

• ASP
• MERIS
• Color
• Habs

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• Publié le: 01 janvier 2005
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Extrait

Revista de Teledetección. 2005. 24: 73-77
Utilización de imágenes Meris en la detección
de blooms de Pseudo-nitzchia spp. en costas
de Galicia
J. Torres, R. Lago, G. Martínez y L. González
[e-mail]
Dep. Física Aplicada. Laboratorio de Teledetección y SIG.
Facultad de Ciencias, Campus Lagoas-Marcosende. Universidad de Vigo, 26200. Vigo.
RESUMEN ABSTRACT
Las aguas costeras de Galicia están sometidas The periodical development of algae blooms on the
periódicamente a desarrollos de algas tóxicas que Galician coastal areas produces marine ecosystem
producen el colapso de ecosistemas marinos e impor- collapses and serious economic impacts to shellfish
tantes daños económicos al sector extractivo del extractive sector, as well as sanitary risks in the popu-
marisco así como riesgos sanitarios en la población. lation. On the other hand, the use of new optical sen-
Por otro lado el desarrollo de nuevos sensores y algo- sors and algorithms has allowed to improve the detec-
ritmos en el óptico permiten mejorar la detección de tion of toxic episodes and a better understanding of
estos episodios y entender su dinámica y extensión. their dynamic and spreading. The aim of this paper is
El objetivo de este trabajo es la detección de un the detection of a Pseudo-nitzchia spp. bloom happe-
bloom del género Pseudo-nitzchia spp. ocurrido en ned between may-june 2003. This species is the res-
mayo-junio del 2003. Esta especie es la causante de la ponsible of the ASP amnesiac toxin. In this work it
toxina amnésica ASP. Para este trabajo se han utiliza- has been used both a Envisat MERIS image and in-
do imágenes del sensor MERIS del Envisat y datos de situ data provided by the Centro de Control del Medio
campo cedidos por el Centro de Control del Medio Marino (CCMM) in Vilaxoán.
Marino (CCMM) de Vilaxoán. The study has been done in the framework of the
Este estudio es parte del proyecto de observación ESA Earth Observation project AO623.
del espacio A623.
KEY WORDS: HABs, ASP, MERIS, colour.
PALABRAS CLAVE: algas tóxicas, ASP, MERIS,
color.
vientos de componente norte que de mayo a sep-INTRODUCCIÓN
tiembre producen afloramiento en sus aguas.
(Fraga, 1981; Blanton et al., 1984). El género deEl género de la Pseudo-nitzschia spp. es una dia-
Pseudo-nitzschia spp. aparece en esta estación detomea que produce ácido domoico, toxina amnési-
vientos norte.ca responsable del envenenamiento ASP (amnesic
La teledetección aplicada al color oceánicoshellfish poisoning). Periódicamente se producen
en las costas gallegas episodios de algas tóxicas que desde el espacio nos permite estudiar la abundan-
producen un colapso del ecosistema acompañado cia del fitoplancton y la concentración de materia y
de serios riesgos sanitarios para la población. partículas disueltas en las aguas superficiales.
En este trabajo se han utilizado imágenes MERISLos cultivos de mejillón en Galicia se ven afecta-
(Medium Resolution Imaging Spectrometer) en eldos anualmente por la presencia de estos desarro-
estudio de un posible bloom de Pseudo-nitzschiallos masivos que producen en los bivalvos una acu-
spp. en la costa Gallega (ver Figura 1) en mayo delmulación de toxinas que puede pasar por ingestión
2003. Los datos fueron correlacionados con datosal hombre.
procedentes del Centro Galego para o control daLa alta productividad de las costas gallegas es
Calidade do Medio Marino (Consellería de Pescaconsecuencia de las corrientes oceánicas y de los
N.º 24 - Diciembre 2005 73J. Torres, R. Lago, G. Martínez y L. González
Marisqueo e Acuicultura). Para ello se estudiaron ria orgánica disuelta) la cual absorbe en la zona azul
muestras procedentes de una treintena de estaciones del espectro. Esto hace que los algoritmos basados
localizadas a lo largo de la costa y en las llamadas en ratios de dos bandas no permitan discriminar un
Rías Bajas. tipo de componente de otro.
Se obtuvieron muestras de perfiles verticales con Las partículas suspendidas (materia inorgánica o
un CTD Sea-Bird 25. También fueron analizadas con- células fitoplanctónicas) también producen disper-
centraciones de clorofila “a”, “b” y “c” así como un sión (SPM) que influye en las propiedades ópticas
recuento de células de Pseudo-nitzschia spp. y el color de las aguas oceánicas.
Figura 1. Región del NW de la península Ibérica que com-
prende la costa de Galicia entre las longitudes 10.35W y 8W,
latitud 41.8N y 44N. En la vertiente atlántica se encuentran
las denominadas Rías Bajas.
ESTUDIO DEL COLOR OCEÁNICO
La principal aplicación y objetivo principal del
sensor MERIS es el estudio en las capas superiores
del océano del potencial fotosintético por la detec-
ción de fitoplancton, la detección de sustancia ama-
rilla (materia orgánica disuelta) y la detección de
Figura 2. Imagen MERIS, composición de bandas en elmateria en suspensión (Rast et al., 1999). Además
rojo, verde y azul del espectro.
de las anteriores aplicaciones también puede ser uti-
lizado para el estudio de blooms de las llamadas
mareas rojas debido a sus características de absor-
ción por pigmentos en la región del visible. La reflectancia procedente de la superficie del
Actualmente los modelos bio-ópticos se basan en océano es una función que depende del ratio entre
medidas de radiancia en las bandas azul y verde el coeficiente de retrodispersión b (l) y el coefi-
(410 y 565 nm.), que es la manera de medir cloro- ciente de absorción a (l) para todas las compo-
fila en aguas oceánicas abiertas. Pero en zonas cos- nentes óptimamente activas que forman la masa
teras donde existen altas concentraciones de mate- de agua.
ria en suspensión y sustancia amarilla, los Es por lo tanto necesario desarrollar algoritmos,
fenómenos de absorción de estas componentes modelos bio-ópticos los cuales operen universal-
enmascaran la absorción de la clorofila (Gordon et mente en aguas de caso 1 (solo constituyentes bio-
al., 1983). orgánicos) o caso 2 (con SPM y CDOM de origen
La clorofila-a absorbe la luz en la región azul del terrestre). Con estos nuevos modelos será posible
espectro (400-470 nm), con un pico secundario de caracterizar las aguas marinas en cualquier lugar,
absorción entorno a 670 nm. Las aguas son colorea- estación del año o características constitutivas.
das, además del fitoplancton, por el CDOM (mate- (Doerffer, 1993; Gower et al., 1999)
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Es por todo esto que se hace necesario el estudiar RESULTADOS
valores de radiancia procedente de la superficie
oceánica con datos de variables tomadas en progra- La Figura 3 muestra una gráfica del número de
mas de monitorización o campañas oceanográficas. células detectadas de Pseudo-nizschia spp. proce-
dentes del programa de control del CCMM.
Se puede observar altos valores de concentración
METODOLOGÍA con máximos superiores a un millón de células por
litro en las Rías de Vigo y Pontevedra.
El sensor MERIS mide la reflectancia de la luz
solar mediante un array de CCD. Las pequeñas
variaciones de la longitud de onda de cada píxel a
lo largo de la imagen debido a la dispersión espec-
tral son denominadas “smile effect”.
La corrección consiste en dos términos: correc-
ción de irradiancia y corrección de reflectancia. La
primera corrige las variaciones entre la longitud de
onda de cada píxel respecto a la longitud de onda de
referencia:
La corrección de reflectancia interpola las reflec-
tancias entre longitud de onda de píxel adyacentes
respecto a la longitud de onda de referencia:
Figura 3. Mapa de la costa gallega con las Rías de Vigo,(eq. 2)
Pontevedra, Arosa y Muros (de Sur a Norte). Los círculos
representan los niveles de concentración de Pseudo-nitzs-
La radiancia corregida es la suma de ambos tér- chia spp. dados por el centro de control del medio marino
minos: CCMM.
Los valores de clorofila a y b en los cinco pri-
meros metros están comprendidos entre 1 a 6 mg/l
y 0.02 a 0.07 mg/l, respectivamente. La Figura 5
muestra la banda 6 del MERIS en la que se apre-
cia una menor reflectancia dentro de las rías de
Esta es una aproximación empírica de la trans- Pontevedra y Vigo. También se observa en la boca
ferencia radiativa en la atmósfera. La inversión de de la ría de Muros una menor reflectancia Esos
dicha ecuación nos da la radiancia superficial valores mínimos de reflectancia concuerdan con
medida desde el satélite mediante. Esa es la base los máximos de células encontrados en el progra-
de la corrección atmosférica denominada SMAC ma de control.
(Simplified Method for Atmospheric Corrections) A la