Dados MODIS e Landsat-8 para análise da água da Lagoa dos Patos, RS

Abstract

Imagens adquiridas por sensores orbitais possibilitam observações da Terra e auxiliam estudos de grande áreas. Este trabalho utilizou imagens orbitais para analisar os componentes que modificam as características óticas da água na Lagoa dos Patos, localizada no sul do Brasil. A partir de imagens multiespectrais dos sensores MODIS/Terra e OLI/Landsat-8, foi possível avaliar a variação espaço-temporal de sólidos em suspensão (SS) e estimar alguns parâmetros de qualidade da água na Lagoa dos Patos. Na primeira etapa desse trabalho, o padrão anual e espacial de SS na laguna foi determinado com base em uma série de 15 anos do produto MOD09Q1 (reflectância na faixa do vermelho do sensor MODIS). Foi observado que a reflectância possui um padrão sazonal com aumento do outono até o final da primavera, e que no corpo lagunar e no estuário a reflectância varia ao longo do ano. Interpretações da variação da reflectância, relacionadas a descarga fluvial e a ação dos ventos, foram apresentadas. Na segunda etapa desse trabalho, o modelo linear de mistura espectral (MLME) foi aplicado em uma imagem do sensor OLI para separar águas espectralmente distintas do estuário da Lagoa dos Patos. A partir das imagens frações, geradas pelo MLME, e das bandas do sensor OLI e TIRS modelos empíricos foram desenvolvidos para estimar alguns parâmetros de qualidade da água. Os modelos obtidos foram capazes de estimar a concentração de clorofila-a (R2 = 0,82) e de sólidos em suspensão (R2 = 0,62), a turbidez (R2 = 0,67) e a profundidade do disco Secchi (R2 = 0,64). Conclui-se que o MLME e os dados do satélite Landsat-8 apresentam grande potencial para estimativa de parâmetros da água por imagens orbitais.

Images acquired by orbital sensors enable observations of the Earth and assist studies of large areas. This work used orbital images to analyze the components that modify the optical characteristics of the water of Lagoa dos Patos, located in the southern region of Brazil. By using multispectral images from MODIS/Terra and OLI/Landsat-8 sensors it was possible to evaluate the spatio-temporal variation of suspended solids (SS) and estimate some parameters of water quality. In the first stage of this work, the annual and spatial pattern of SS were estimated based on a series of 15 years of MOD09Q1 product (reflectance in the red channel of MODIS sensor). It was observed that the reflectance has a seasonal pattern with increase in the autumn until the late spring, and that in the lagoon body and estuary the reflectance varies throughout the year. Interpretations of the spatio-temporal variation of reflectance related to river discharge and the action of the winds were presented. In second stage of this study, the Linear Spectral Mixing Model (LSMM) was applied to an image of the OLI sensor to separate spectrally distinct waters of Lagoa dos Patos estuary. From the fraction images generated by LSMM and the bands of OLI and TIRS sensors, empirical models were developed to estimate some parameters of water quality. The obtained models were able to estimate the concentration of chlorophyll (R2 = 81,56) and the suspended solids (R2 = 61,57), turbidity (R2= 67,14) and Secchi disk depth (R2 = 64,29). Combination of LSMM and the Landsat- 8 satellite have shown great potential for water parameters estimation from orbital images.