3. Brotes de Algas Nocivas

¿Cómo puede la teledetección ayudar a localizar y dar seguimiento a los brotes de algas?

El seguimiento y la predicción de la proliferación de algas en el medio marino se han vuelto cada vez más importantes en los últimos años, ya que se perciben cada vez más como una amenaza potencial. Especialmente en el campo de la gestión de recursos naturales y en el sector de la salud pública, se necesitan herramientas confiables para detectar y monitorear los eventos de brotes de algas nocivas (BAN) para que las acciones de mitigación se puedan tomar de manera efectiva.

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Water sampling from a research vessel
Toma de muestras de agua de un buque de investigación.
Foto: Departamento de Energía de EE. UU., Oficina de Ciencias

Las mediciones realizadas desde un barco de investigación, las denominadas adquisición de datos in situ (en el lugar), son muy útiles para determinar diferentes especies de algas. Sin embargo, cuando se trata de preguntas sobre el área y el movimiento de un brote de algas, este método no es rentable.


Por tanto, la teledetección juega un papel importante en la detección, seguimiento y predicción de la proliferación de algas en el medio marino.

¿Cómo funciona?

Las principales ventajas de utilizar la teledetección son una alta resolución espacial y temporal, lo que significa que se pueden estudiar grandes áreas de brotes de algas y que su movimiento se puede seguir mediante la observación de imágenes capturadas en diferentes momentos.

Al comparar las dos imágenes a continuación, se puede ver cómo la concentración de clorofila en el mar puede cambiar en sólo una semana. Las imágenes pseudo-coloreadas muestran el contenido relativo de clorofila del mar que va desde azul y verde (bajo) hasta rojo y amarillo (alto).

Chlorophyll concentration in the North Sea and Skagerrak Region, 12.03. - 19.03.2009
Concentración de clorofila en el Mar del Norte y la región de Skagerrak derivada de datos MERIS. Compuesto de 7 días de los períodos 16/03/2009 - 23/03/2009.
Fuente: NERSC / ESA
Chlorophyll concentration in the North Sea and Skagerrak Region, 16.03. - 23.03.2009
Concentración de clorofila en el Mar del Norte y la región de Skagerrak derivada de datos MERIS. Compuesto de 7 días de los períodos 22/03/2009 - 29/03/2009.
Fuente: NERSC / ESA
Concentración de clorofila en el Mar del Norte y la región de Skagerrak derivada de datos MERIS. Compuesto de 7 días de los períodos 16/03/2009 - 23/03/2009 (izquierda) y 22/03/2009 - 29/03/2009 (derecha).

La detección remota de brotes de algas se basa principalmente en mediciones del color del océano. La teledetección óptica de los brotes de algas aprovecha el hecho de que el agua se ve fuertemente afectada por los pigmentos de éstas.

En mar abierto, las variaciones en el color del agua están determinadas únicamente por el fitoplancton.

En las zonas costeras y cercanas a la costa, las propiedades ópticas del agua de mar son mucho más complejas. Los sedimentos en suspensión y los compuestos orgánicos disueltos también son responsables del color del océano. Los aportes fluviales y los patrones regionales del viento y las corrientes oceánicas provocan turbidez en las aguas costeras que, a su vez, cambian las propiedades ópticas del agua.

¿Qué color tiene el océano?

Tu respuesta probablemente sea azul y tienes razón... para la mayoría de los océanos del mundo. Sin embargo, una de las cosas más importantes que influyen en el color del océano es el fitoplancton que contiene clorofila.

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Plankton bloom in the Atlantic Ocean

Proliferación de plancton en el Golfo de Vizcaya.
Esta imagen de Envisat muestra el vasto Golfo de Vizcaya en el Océano Atlántico.
A lo largo de la parte central de las costas (española y francesa), es posible ver diferentes tonalidades de colores en el mar, diferentes al habitual azul profundo, debido a la fuerte floración del plancton. Estos colores son causados por la llegada masiva de nutrientes.

Fuente: ESA

La ecuación es bastante simple:

Cuanto más fitoplancton hay en el agua, más verde es;
cuanto menos fitoplancton, más azul es.



¿Qué miden los satélites?

Los sensores de satélite detectan la luz reflejada desde la superficie del mar en diferentes longitudes de onda. Las concentraciones de clorofila se pueden derivar de datos satelitales calculando la proporción azul/verde del color del océano. Cuanto más color azul se absorbe, más color verde se refleja, lo que indica una mayor concentración de fitoplancton en el agua de mar y al revés.

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Percent reflectance of blue and green water
Porcentaje de reflectancia de agua clara (azul) y agua cargada de algas (verde) (datos de Han, 1997).

En las zonas costeras, una mayor proporción de materia inorgánica se suspende y se disuelve en el agua de mar. Aquí, se usa otro método que calcula la clorofila usando la relación rojo/infrarrojo cercano.


Teledetección de Brotes de Algas: Requisitos y Limitaciones

La teledetección óptica puede proporcionar imágenes valiosas (¡y hermosas!) de los brotes de algas cuando se cumple un determinado conjunto de criterios. Éstos son:

  • Sin nubosidad
  • El brote está cerca de la superficie.
  • El brote provoca un cambio perceptible en el color del océano.

Debido a la abundante capa de nubes sobre el mar, la imagen de abajo, por ejemplo, no es muy útil en términos de detección de algas marinas.

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MERIS image with cloud cover around Ireland
Irlanda, inusualmente desprovista de nubosidad, se muestra aquí en esta imagen del Espectrómetro de Imágenes de Resolución Media (MERIS).

La alta presión dominó las latitudes del norte durante agosto de 2003, provocando un sol brillante y un calor intenso sobre las masas de tierra del norte.
En la costa este, el color esmeralda en el mar corresponde a sedimentos y quizás a algas que brotan en las aguas costeras poco profundas desde el punto Greenore, en el sur en la desembocadura del río Barrow, hasta la bahía de Dublín en el norte, en la desembocadura del río Liffey. Esta imagen se realizó utilizando las bandas 7, 5 y 2 del instrumento MERIS, que corresponde a la luz visible que está particularmente bien adaptada para detectar pigmentos de clorofila en agua.

Pregunta:

De lo que has aprendido sobre la naturaleza de los brotes de algas y los métodos para observarlas desde el espacio, ¿pensarías que a partir de una imagen de satélite es posible determinar si una especie de alga es dañina o no?



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