analisis de la temperatura superficial del mar (tsm) a partir

ANALISIS DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR (TSM) A PARTIR DE
IMÁGENES NOAA/AVHRR PARA EL CARIBE COLOMBIANO ENTRE LOS 70º 30’ – 78°30’
W Y 14°30’ Y 7°30’ N.
Mary Luz Cañón Páez
Centro de Investigaciones Oceanográficas E Hidrográficas Colombia, C.I.O.H - Escuela Naval - Cartagena,
6694104, [email protected], [email protected]
RESUMEN: La TSM ha sido uno de los parámetros geofísicos mas importantes a la hora de representar
los principales cambios que pueden ocurrir en el medio marino, por lo tanto es muy importante contar con
una buena fuente de datos tanto en volumen como calidad de los mismos. El uso de sensores remotos para
el análisis de TSM presenta una gran ventaja: la obtención de alta densidad de datos a grandes escalas
espaciales y temporales. Esto permite abordar el estudio de fenómenos oceánicos de alta frecuencia
considerando no solo los eventos a escalas locales sino también sus alrededores. Este trabajo presenta un
análisis de la TSM a partir de imágenes disponibles para el área del Caribe colombiano (70°30’ – 75°30’
W) para la época seca (enero-junio), a partir del procesamiento digital de datos del sensor AVHRR
(Advanced Very High Resolution Radiometer) a bordo de los satélites NOAA con una resolución espacial
de 1.1 km y 5 bandas. Se muestra una serie de resultados obtenidos mediante el procesamiento de la
imágenes que involucra el filtrado y promedio de los datos obtenidos por el satélite, utilizando software
básico y avanzado (SMART-TRACK, SMART VUE, Visual Fox Pro, Surfer y Caris). Tomando en cuenta
que el mismo procedimiento, en especial la toma de datos por medios convencionales (cruceros
oceanográficos) tarda mucho mas tiempo, implica mayores costos y cubre áreas tanto espaciales como
temporales mucho menores.
Palabras clave: sensores remotos, TSM, AVHRR, NOAA
Abstract: The Sea Surface Temperature (SST) is one of the most important geophysics parameter in order
to determine the main variations taking place in marine environments, for this reason is very important to
rely on a good source of information and data, both in quantity and quality. Remote sensing techniques
applied on the analysis of SST offer a great advantage over other traditional methods: obtainment of great
quantity of data in big spatial and time scales. This advantage allows the study of high frequency oceanic
phenomenon, taking into consideration not only the events on their local scales but also their
surroundings. This paper present a SST analysis of satellite images available for the region of Colombian
Caribbean (70°30’ – 75°30’ W) for the dry season (January-June), obtained from the digital processing of
data measured by the AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) sensor on board of NOAA
satellites and with a spatial resolution of 1.1 km and 5 bands. Interesting results were obtained from
processing these images, which include the filtering and average of data obtained by the satellite, using
basic and advanced software (SMART-TRACK, SMART VUE, Visual Fox Pro, Surfer y Caris). The
measurement of this parameter (SST) by conventional methods (oceanographic cruises) and its analysis
takes longer time and implies much more costs, besides the fact that the spatial and time scales are quite
limited by these factors.
Key words: remote sensing, TSM, AVHRR, NOAA
El Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas (CIOH) cuenta desde hace tres años con un
sistema de captura (antena HRPT) y procesamiento de información de alta resolución (1 Km) proveniente
de las plataformas satelitales NOAA. Esto permite estimar parámetros como la TSM, lo cual da la
posibilidad de evaluar y monitorear la dinámica predominante en el Caribe colombiano y su influencia
sobre los recursos hidrobiológicos que se desarrollan en el medio. La mayor limitación de esta técnica
estriba en que la temperatura es solo representativa de una capa extremadamente delgada, de dimensiones
moleculares, denominada capa de piel del océano, cuya emisión en onda larga da lugar , tras un oportuno
tratamiento (calibración radiométrica y corrección atmosférica ) a los mapas de temperatura superficial del
mar, (Pérez – Marrero, J. et al, 1998). Con la elaboración de mapas promedios semanales, quincenales o
mensuales de TSM el objetivo que se persigue es identificar la cobertura y temporalidad de muchos
procesos dinámicos (corrientes, giros, etc) que gobiernan el medio marino y su influencia sobre la
disponibilidad, distribución y abundancia de recursos hidrobiológicos. El procedimiento implica capturar
información de la superficie marina (océano) a través del sensor AVHRR a bordo de la plataforma
satelital NOAA, de la cual posteriormente se decodifica la señal por medio de la estación de trabajo
HRPT. Los criterios que se tienen en cuenta para el procesamiento de la información, además de la
cobertura espacial seleccionada, son la nubosidad y la corrección geométrica. Para la corrección de
efectos atmosféricos, se utilizo el algoritmo Split Night Multi – Channel Sea Surface Temperature (Mc
Clain, et all. 1985) permitiendo así convertir la información recepcionada (valores digitales leídos por el
satélite) a TSM, a partir de la radiancia recibida en los canales 4 y 5 del AVHRR. Posteriormente, la
información (ya en formato de TSM) es georeferenciada y la nubosidad (estratos altos y mas espesos) es
filtrada (eliminada) de forma totalmente automática por los algoritmos incorporados en el software de
tratamiento. De esta forma se crean las imágenes de TSM. En el software VISUAL FOX _PRO se
realizan los promedios de temperatura cada 0.25° tanto de latitud como de longitud, con un segundo
proceso de programación en este mismo paquete se promedia la información correspondiente a los
archivos (imágenes) diarios para obtener el promedio semanal, mensual o quincenal del parámetro en
evaluación. Finalmente esta información georeferenciada y promediada se introduce el un tercer software
(SURFFER) con el cual se obtiene los mapas de contornos de TSM utilizados en este trabajo.
En términos generales la dinámica del sector esta caracterizada por la presencia de dos núcleos de
afloramiento de masas de agua profunda localizados al sureste del Cabo de la Vela en la Guajira (72°W,
12°N) y en el Parque Nacional Natural Tayrona (PNNT) (73°W, 11.5°N); se evidencia además la
presencia de frentes térmicos costeros con características diferentes a las de las áreas de afloramiento. Los
sectores sur y central del Caribe colombiano durante el periodo de tiempo analizado mostraron
temperaturas más elevadas con relación el sector noreste. Se observa además la influencia que ejerce el
evento de afloramiento de la península de Paraguana en Venezuela sobre la costa norte colombiana. Así
enero/98 (Figura 1a) se caracteriza por la presencia de masas de agua superficiales con temperaturas entre
24.00 y 25.5°C propias de las dos zonas de afloramiento mencionadas anteriormente en el lugar. El
desplazamiento característico de estas masas de agua durante este mes es predominantemente suroeste
hasta la altura de Santa Marta y luego noroeste hacia las Antillas Mayores. Febrero (Figura 1b) por su
parte se caracteriza por un debilitamiento significativo del evento de afloramiento identificado en las dos
áreas de la región noreste durante el mes de enero. Predominan masas de agua con temperaturas entre
26.75 y 27.25°C a lo largo del sector costero en la Guajira y Santa Marta. Marzo (Figura 1c) presenta las
temperaturas mas bajas registradas durante el periodo analizado (enero-junio), con la identificación de
estructuras oceanográficas (giros, filamentos y frentes) bien definidas tanto en cobertura como en
intensidad. Abril (Figura 1d) presentó un moderado descenso (0.60 m/s) de la velocidad del viento,
manifestándose variaciones de este parámetro casi constantes, razón que puede ser la causa del
debilitamiento bastante marcado del evento de afloramiento (Figura 1); predominan masas de agua en el
Norte de la Guajira con temperaturas entre 25.50 y 26.25°C. Sin embargo se observa un desplazamiento
en dirección noroeste a la altura de la Guajira en forma de la estructura estrecha ya identificada como
filamento oceanográfico (Andrade, 2000) el cual alcanza gran distancia en el área oceánica. Mayo (Figura
1e ) sigue siendo un mes con alta cobertura de nubes, durante este mes el evento de afloramiento de la
Guajira se mantiene constante con relación al mes anterior, manteniendo temperaturas que oscilan entre
25.25 y 25.50°C. Junio (Figura 1f) presento vientos con velocidades bajas y alta cobertura de nubes; En
el centro y sur del Caribe colombiano para este periodo se observaron temperaturas mayores de 26.75°C, y
se identifican tres estructuras térmicas bien definidas “giros ciclónicos”, los cuales mantienen en su núcleo
una temperatura de 28.50°C disminuyendo hacia los bordes. Las temperaturas alcanzadas durante este mes
en el sector sur del Caribe colombiano son las más altas (27.00 a 28.50°C) del período analizado.
Desafortunadamente, la gran nubosidad y el ruido (interferencia) registrados en muchas de las imágenes
disponibles para el período analizado, limitaron la evaluación de la dinámica oceánica característica de la
costa Caribe colombiana. Los meses de febrero, abril, mayo y junio fueron los más afectados por estos
fenómenos. La metodología de sensores remotos utilizada en este trabajo permite establecer la cobertura
espacial que pueden alcanzar estos eventos, así como su tiempo de permanencia en el sistema mediante el
procesamiento y análisis de imágenes satelitales de la región. La información aportada con este trabajo y
las herramientas utilizadas, solucionan en gran medida los problemas concernientes a escalas tanto
espaciales como temporales, ya que mediante el uso de sensores remotos se logra la adquisición de un
gran volumen de datos en tiempo real y con una cobertura espacial de la región de interés y sus
alrededores. Estas ventajas brindan una visión global del problema y permite el análisis de factores
externos con los que se logra un estudio completo.
investigaciones que se realizan en
Esta metodología y técnica facilita los estudios e
oceanografía, meteorología y biología, relativamente a bajo costo
(costo de las imágenes, muchas veces se pueden adquirir gratuitamente via Internet) comparado con
técnicas tradicionales de muestreo, que no solo resultan mas costosas en la mayoría de los casos sino que
no proporcionan la misma escala espacial, ni la cantidad de información además que su escala temporal es
también mas limitada. Estas características de los sensores remotos facilitan la comprensión de los
eventos que suceden en el medio marino y su influencia sobre las comunidades hidrobiológicas que dentro
de este se desarrollan.
Figura 1a
Figura 1b
Figura 1c
Figura 1d
Figura 1e
Figura 1f
FIGURA 1. Patrones de TSM en el Caribe colombiano durante el primer semestre del año 1998.
REFERENCIAS
ANDRADE, C. 2000. The circulation and variability of the Colombian Basin in the Caribbean Sea. Ph.D.
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México.
WATTS, C. 2000. Color del océano y productividad primaria a partir de sensoramiento remoto. CICESE.
México.
AGRADECIMIENTOS. A Centro de Investigaciones por su apoyo logístico prestado y la facilitación de
información y material necesario para realizar este trabajo. A la Srta. Paola Almeida por la orientación y
revisión del documento.