Turbidez y profundidad de disco de Secchi con Sentinel-2 en embalses con diferente estado trófico en la Comunidad Valenciana

Abstract

[ES] En los estudios de calidad de aguas por teledetección, uno de los principales indicadores es la transparencia o turbidez del agua. La transparencia puede ser medida in situ mediante la profundidad del disco de Secchi (SD), y la turbidez con un turbidímetro. En las últimas décadas se han utilizado diferentes relaciones entre bandas de diferentes sensores obtenidas por teledetección para la estimación de estos parámetros. En este trabajo, a partir de datos de campo obtenidos a lo largo de 2017 y 2018 en embalses de la cuenca del Júcar con gran variedad de estados tróficos, se han calibrado diferentes índices y bandas para poder estimar la transparencia a partir de imágenes Sentinel-2 (S2). A las imágenes S2 nivel L1C tomadas en el mismo día que los datos de campo, se les han aplicado tres métodos de corrección atmosférica desarrollados para aguas: Polymer, C2RCC y C2X. A partir de los espectros de S2 obtenidos y de los datos de campo de SD se ha observado que el menor error se obtiene con las imágenes corregidas con Polymer y un ajuste potencial del cociente de reflectividades en las bandas azul y verde (R490/R560), que permiten la estimación de SD con un error relativo del 13%. También el método C2X presenta buen ajuste con el mismo cociente de bandas, aunque un error mayor, presentando la corrección C2RCC la peor correlación. Se ha obtenido también la relación entre SD (en m) y turbidez (en NTU), lo que proporciona un método operativo para la estimación de la turbidez con S2. Se muestra, además, la relación para los diferentes embalses entre el SD y la concentración de clorofila-a, sólidos en suspensión y materia orgánica disuelta.

[EN] Transparency or turbidity is one of the main indicators in studies of water quality using remote sensing. Transparency can be measured in situ through the Secchi disc depth (SD), and turbidity using a turbidimeter. In recent decades, different relationships between bands from different remote sensing sensors have been used for the estimation of these variables. In this paper, several indices and spectral bands have been calibrated in order to estimate transparency from Sentinel-2 (S2) images from field data, obtained throughout 2017 and 2018 in Júcar basin reservoirs with a great variety of trophic states. Three atmospheric correction methods developed for waters have been applied to the S2 level L1C images taken at the same day as the field data: Polymer, C2RCC and C2X. From the spectra obtained from S2 and the SD field data, it has been found that the smallest error is obtained with the images atmospherically corrected with Polymer and a potential adjustment of the reflectivities’ ratio of the blue and green bands (R490/R560), which allow the estimation of SD with a relative error of 13%. Also the C2X method presents good adjustment with the same bands ratio, although with a greater error, while the correction C2RCC shows the worst correlation. The relationship between SD (in m) and turbidity (in NTU) has also been obtained, which provides an operational method for estimating turbidity with S2. The relationship for the different reservoirs between SD and chlorophyll-a concentration, suspended solids and dissolved organic matter, is also shown