Satélites ayudan a estimar el contenido de carbono presente en sistemas acuáticos

Científicos de una universidad brasileña utilizaron el sensor OLI del Landsat-8 de la Nasa para mapear la distribución del coeficiente de absorción de la materia orgánica disuelta colorida en un embalse

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Investigadores de los Departamentos de Cartografía y de Matemática y Ciencia de la Computación de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad Presidente Prudente (São Paulo, Brasil), demostraron que satélites de observación de la Tierra pueden ayudar a estimar el contenido de carbono presente en aguas interiores (tales como lagos, ríos y embalses). De esa forma, podrían ayudar a entender el ciclo de carbono –las etapas que este elemento químico atraviesa– en ambientes acuáticos.

Los resultados de esta investigación, realizada con el apoyo de la FAPESP y coordinada por el profesor Enner Herênio de Alcântara, salieron publicados en un artículo de la revista Remote Sensing Letters, y se presentaron en el congreso de la American Geophysical Union (AGU), realizado en diciembre pasado en California, en Estados Unidos.

El estudio fue destacado por la Nasa, la agencia espacial estadounidense.

Los científicos utilizaron el satélite Landsat-8 –el octavo de la serie de satélites del Programa Landsat de la Nasa, y el séptimo que alcanza con éxito la órbita terrestre– para mapear la distribución del coeficiente de absorción de la materia orgánica disuelta colorida en el embalse de Barra Bonita, en el interior de São Paulo.

“Fue la primera vez que se utilizaron imágenes del sensor OLI del Landsat-8 para mapear el coeficiente de absorción de la materia orgánica disuelta colorida en aguas interiores de Brasil”, declaró De Alcântara a Agência FAPESP.

La materia orgánica disuelta colorida, también conocida como sustancia amarilla, es un componente fotoactivo de la materia orgánica disuelta que absorbe fuertemente la luz ultravioleta y la luz visible, y cumple una función importante en el ciclo del carbono. Asimismo, puede utilizársela para estimar el carbono orgánico disuelto en sistemas acuáticos.

A esta parte de la materia orgánica, que afecta la calidad del agua, dificulta la penetración de la luz solar y altera las propiedades térmicas de un sistema acuático, se le dice colorida porque posee una alta concentración de ácidos húmicos y fúlvicos –compuestos oscuros originados debido a la descomposición química y biológica de un material vivo–, que le dan el color marrón al agua.

Los sensores ópticos acoplados en satélites, tal como es el caso del Operational Land Imager (OLI) del Landsat-8, logran registrar la radiancia (la cantidad de energía que emerge de un objeto por unidad de área y por ángulo sólido) cuando esa materia orgánica colorida disuelta interactúa con la radiación electromagnética del Sol, explicó De Alcântara.

“La radiación electromagnética del Sol sólo logra interactuar con la materia orgánica disuelta colorida porque durante dicha interacción esa fracción de la materia orgánica absorbe las menores longitudes de onda”, afirmó.

Con base en esa constatación, los científicos decidieron evaluar si el Landsat-8 era capaz de estimar con una precisión aceptable el coeficiente de absorción de la materia orgánica disuelta colorida a 440 nanómetros (nm) en aguas interiores, lo que constituye el primer paso para establecer una relación con el contenido de carbono en un ambiente acuático.

Para ello aplicaron un modelo empírico –que desarrollaron con el objetivo de estimar a escala regional el coeficiente de absorción de materia orgánica disuelta colorida en la fracción de 440 nm, basado en datos de teledetección y de muestras de agua– a una serie de imágenes del embalse de Barra Bonita tomadas por el sensor OLI del Landsat-8.

La aplicación del modelo sobre las imágenes permitió la obtención de mapas de distribución espacial del coeficiente de absorción de la materia orgánica disuelta colorida en 440 nm en el embalse de Barra Bonita con bajo nivel de error, afirmó De Alcântara.

“Se considera que el coeficiente de absorción de la materia orgánica disuelta colorida es un indicador para estimar la concentración de materia orgánica disuelta. Por eso se espera que a corto plazo sea posible estimar el contenido de carbono en aguas interiores de Brasil mediante imágenes vía satélite, para abrir una perspectiva tendiente a lograr una mejor comprensión del balance de carbono en ambientes acuáticos”, estimó De Alcântara.

Series históricas

De acuerdo con el investigador, debido a que el programa Landsat ha venido registrando imágenes de la superficie de la Terra desde la década de 1970, es posible trazar series históricas de la concentración de carbono disuelto en aguas interiores hasta los días actuales.

“Ésa fue una de las razones que nos motivaron a usar el Landsat, pues así reunimos las condiciones como para reconstituir la historia de un ambiente y verificar si ha aumentado la concentración de carbono en él, y de evaluar cuál es el posible factor causal de ese cambio”, dijo.

Generalmente el aumento de la concentración de carbono en aguas interiores es causado por alteraciones en el uso y la cobertura de la tierra en los alrededores de un sistema acuático, explicó.

Puede leerse el artículo intitulado “Estimating the CDOM absorption coefficient in tropical inland waters using OLI/Landsat-8 images” (doi: 10.1080/2150704X.2016.1177242), de De Alcântara y otros, en la revista Remote Sensing Letters, en el siguiente enlace: tandfonline.com/doi/abs/10.1080/2150704X.2016.1177242.