Licenciatura

Licenciatura en Ciencias Físicas (2015). Departamento de Física Juan José Giambiagi, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires. Directores: Dra. A. I. Dogliotti y Dr. F. Grings

Las propiedades biogeoquímicas del océano son un indicador clave asociado a la productividad primaria del mar. La única manera sistemática de obtener información sobre el océano a escala global es utilizando sistemas satelitales. Estos sistemas miden la energía reflejada en varias longitudes de onda (radiancia espectral) del complejo océano+atmósfera. Sin embargo, la energía medida por los sistemas satelitales (radiancia espectral a tope de atmosfera, TOA) tiene un importante componente atmosférico, principalmente en la zona del visible, una de las zonas del espectro donde la radiancia espectral es más sensible a las propiedades biogeoquímicas del océano. Por ende, la corrección atmosférica (sustracción del componente atmosférico de la señal TOA), es un paso clave para estimar la reflectancia espectral del agua (color del mar) que es la que es función de las propiedades biogeoquímicas del océano de interés.

El objetivo de este trabajo es el desarrollo de una metodología simplificada para la corrección atmosférica de imágenes satelitales. Como requerimiento, esta metodología debe utilizar únicamente datos de la propia imagen (reflectancia en varias longitudes de onda) para realizar la corrección atmosférica. El paso clave de este tipo de metodologías es la estimación de la reflectancia proveniente del agua en la banda de 865 nm. Se plantea en esta tesis que este valor puede estimarse a partir de la reflectancia medida por el sistema en longitudes de onda donde la componente del agua sea muy baja o nula.

Con el fin de probar este concepto, en este trabajo se simuló la reflectancia TOA para el área del Río de la Plata en las regiones espectrales del visible, el infrarrojo cercano y el de onda corta. Esto se hizo mediante un código de transferencia radiativa basado en el método de órdenes sucesivos de dispersión (SOS), el cual fue alimentado con valores de los parámetros físicos del sistema superficie-atmósfera tomados de datos de campo regionales y modelos teóricos y experimentales de validez global. Estas simulaciones permitieron generar un conjunto de firmas espectrales TOA realistas sobre el cual poder testear el esquema de estimación de la reflectancia proveniente del agua en 865 nm propuesto.

Con el fin de adaptarlo a las necesidades de la misión SABIAMAR de CONAE, se propusieron cuatro esquemas de estimación utilizando distintas combinaciones de las bandas disponibles en los sistemas SABIAMAR y MODIS (1044 (SABIA-Mar), 1240 (SABIA-Mar y MODIS), 1640 (SABIA-Mar y MODIS) y 2130 nm (MODIS)). Con el fin de explotar la correlación entre bandas, se planteó un esquema de análisis de componentes principales (PCA). Todos estos esquemas se basan en la alta correlación existente entre las componentes atmosféricas de estas bandas y en la hipótesis de que la reflectancia TOA medida en estas bandas corresponde únicamente a señal de la atmosfera (píxel negro). En esta tesis, se prueba que ambas condiciones (alta correlación y píxel negro) son vulneradas en mayor o menor medida dependiendo de la distancia espectral a 865 nm de cada banda: en 1044 nm y 1240 nm la señal del agua no es exactamente nula; mientras que la correlación con 865 nm es menor cuanto mayor sea la distancia espectral. Los esquemas propuestos fueron analizados y se caracterizaron sus errores asociados. En resumen, se probó que es posible estimar 865 nm utilizando un esquema de PCA sobre las bandas del sistema en el infrarrojo cercano y medio, y que la calidad de la estimación depende de las bandas que se utiliza (en particular, de su correlación con 865 y de la contaminación por reflectancia del agua)