Modelos estadísticos para estimar la clorofila-A con sentinel-2A del Embalse Cerrón Grande

Abstract

This study arises due to the environmental pollution crisis in the El Cerrón Grande Wetland, which affects the ecological quality of the reservoir, as well as the ecosystem services that the wetland can offer. One of the common pollution problems faced by wetlands is the eutrophication of their waters, generating proliferations of phytoplankton that can reach dangerous levels. Chlorophyll-a concentration is an indirect measure of the phytoplankton biomass in a body of water [1]. The objective was to estimate the value of the concentration of chlorophyll-a through empirical models; To do this, bands from the Sentinel-2A satellite were used to provide an alternative to the most widely used index called TBDO (Triple Band Dall’ Olmo). Indices were generated with all possible combinations of the bands; furthermore, by means of principal component analysis, the bands and chlorophyll-a were grouped into three factors that were similar to the bands used by the TBDO. As a result, 3 models of 100,000 generated possibilities were chosen, which when compared against the TBDO offer a better estimate of the concentration of chlorophyll-a in the Wetland. Most of the assumptions of the models were overcome and the spatial autocorrelation was analyzed.Este estudio surge debido a la crisis de contaminación ambiental en el Humedal del Cerrón Grande, que afecta la calidad ecológica del embalse, como también los servicios ecosistémicos que el humedal puede ofrecer. Una de las problemáticas comunes de contaminación que enfrentan los humedales es la eutrofización de sus aguas, generando proliferaciones de fitoplancton que pueden alcanzar niveles peligrosos. La concentración de clorofila-a es una medida indirecta de la biomasa de fitoplancton en un cuerpo de agua [1]. Se tuvo como objetivo estimar el valor de la concentración de clorofila a mediante modelos empíricos; para ello, se utilizaron bandas del satélite Sentinel-2A que dieran una alternativa al índice más utilizado llamado TBDO (Triple banda Dall’ Olmo). Se generaron índices con todas las posibles combinaciones de las bandas; además, mediante el análisis de componentes principales, se agruparon las bandas y la clorofila-a en tres factores que resultaron similares a las bandas utilizadas por el TBDO. Como resultado se eligieron 3 modelos de 100,000 posibilidades generadas, que al compararlos contra el TBDO ofrecen mejor estimación de la concentración de clorofila-a en el Humedal. Se superaron la mayoría de los supuestos de los modelos y se analizó la autocorrelación espacial