La turbidez del océano es una medida de la cantidad de nubosidad o nebulosidad en el agua de mar causada por partículas individuales que son demasiado pequeñas para ser vistas sin aumento. Las aguas oceánicas muy turbias son aquellas con muchas partículas dispersas en ellas. Tanto en aguas de gran absorción como de dispersión , la visibilidad del agua se reduce. El agua altamente dispersa (turbia) todavía refleja mucha luz mientras que el agua altamente absorbente, como un río o lago de aguas negras , es muy oscura. Las partículas dispersas que hacen que el agua se vuelva turbia pueden estar compuestas de muchas cosas, incluidos sedimentos y fitoplancton .
Medición
Hay varias formas de medir la turbidez del océano, incluidos vehículos remotos autónomos, transmisiones de barcos y satélites.
Desde un satélite , se puede realizar una medición indirecta de la turbidez del agua examinando la cantidad de reflectancia en la región visible del espectro electromagnético . Para el radiómetro avanzado de muy alta resolución (AVHRR), la elección lógica es la banda 1, que cubre las longitudes de onda de 580 a 680 nanómetros , la naranja y la roja . Para hacer productos derivados que sean comparables en el tiempo y el espacio , se requiere una corrección atmosférica . Para hacer esto, los efectos de la dispersión de Rayleigh se calculan en función del ángulo de visión del satélite y el ángulo del cenit solar y luego se restan de la radiancia de la banda 1 . Para una corrección de aerosol , se utiliza la banda 2 en el infrarrojo cercano. Primero se corrige para la dispersión de Rayleigh y luego se resta de la banda 1 corregida de Rayleigh. Se supone que la banda 2 corregida de Rayleigh es radiación de aerosol porque no se espera una señal de retorno del agua en el infrarrojo cercano, ya que el agua absorbe mucho en esas longitudes de onda. Debido a que las bandas 1 y 2 están relativamente cerca en el espectro electromagnético, podemos asumir razonablemente que sus radiancias de aerosoles son las mismas.
En estas imágenes, la turbidez se cuantifica como el porcentaje de luz reflejada que emerge de la columna de agua en un rango de 0 a 8 por ciento. El porcentaje de reflectancia puede correlacionarse con la atenuación , la profundidad del disco de Secchi o el total de sólidos en suspensión, aunque la relación exacta variará regionalmente y dependerá de las propiedades ópticas del agua. Por ejemplo, en la bahía de Florida , el 10% de reflectancia corresponde a una concentración de sedimento de 30 miligramos / litro y una profundidad de Secchi de 0,5 metros. Estas relaciones son aproximadamente lineales, por lo que el 5% de reflectancia correspondería a una concentración de sedimento de aproximadamente 15 miligramos / litro y una profundidad de Secchi de 1 metro. En las regiones de la pluma del río Mississippi, estos mismos valores de reflectancia representarían concentraciones de sedimentos que son aproximadamente diez veces o más superiores.
Huracanes
Como era de esperar, la mayoría de estas imágenes revelan grandes aumentos de la turbidez en las regiones donde un huracán ha tocado tierra. Los aumentos se deben principalmente a los sedimentos que se han resuspendido de las regiones del fondo poco profundo. En áreas cercanas a la costa, parte de la señal también puede deberse a los sedimentos erosionados de las playas , así como a las plumas de los ríos cargados de sedimentos. En algunos casos, tal vez se pueda detectar una floración de fitoplancton posterior a un huracán debido a una mayor disponibilidad de nutrientes .
El examen de la turbidez después del paso de un huracán puede tener potencialmente muchos usos para la gestión de los recursos costeros, que incluyen:
- Identificar "puntos calientes" regionales donde se podría esperar que la erosión sea más severa.
- estimar la concentración total de sedimentos que ha sido movilizado por el huracán
- determinar la extensión espacial de la movilización de sedimentos
- Identificar la extensión y la contribución de las plumas de los ríos.
- evaluar y predecir los impactos potenciales del ecosistema
Con respecto a estos usos, la determinación de las regiones de alta turbidez permitirá a los administradores decidir mejor las estrategias de respuesta y ayudará a garantizar que los recursos posteriores al huracán se utilicen de la manera más eficaz.
Interpretación de imágenes
Solo una pequeña fracción de la luz incidente en el océano será reflejada y recibida por el satélite. La probabilidad de que un fotón se refleje y salga del océano disminuye exponencialmente con la longitud de su trayectoria a través del agua porque el océano es un medio absorbente. Cuanto más océano debe atravesar un fotón, mayores son sus posibilidades de ser absorbido por algo. Después de la absorción, eventualmente se convertirá en parte del depósito de calor del océano. Las características de absorción y dispersión de una masa de agua determinan la tasa de atenuación vertical de la luz y establecen un límite a las profundidades que contribuyen a una señal de satélite. Una regla práctica razonable es que el 90 por ciento de la señal proveniente del agua que ve el satélite proviene de la primera longitud de atenuación. La profundidad de esto depende de las propiedades de absorción y dispersión tanto del agua como de otros componentes del agua. Para longitudes de onda en el infrarrojo cercano y más largas, la profundidad de penetración varía de un metro a unos pocos micrómetros . Para la banda 1, la profundidad de penetración suele estar entre 1 y 10 metros. Si el agua tiene un gran pico de turbidez por debajo de los 10 metros, es poco probable que un satélite vea el pico.
Para aguas claras muy poco profundas, es muy probable que se vea el fondo. Por ejemplo, en las Bahamas , el agua es bastante clara y tiene solo unos pocos metros de profundidad, lo que resulta en una aparente turbidez alta porque el fondo refleja mucha luz de banda 1. Para áreas con señales de turbidez constantemente altas, particularmente áreas con agua relativamente clara, parte de la señal puede deberse a la reflexión del fondo. Normalmente, esto no será un problema con una imagen de turbidez posterior a un huracán, ya que la tormenta resuspende fácilmente suficiente sedimento de modo que la reflexión del fondo es insignificante.
Las nubes también son problemáticas para la interpretación de la turbidez derivada de los satélites. Los algoritmos de eliminación de nubes realizan un trabajo satisfactorio para los píxeles que están completamente nublados. Los píxeles parcialmente nublados son mucho más difíciles de identificar y normalmente dan como resultado estimaciones falsas de turbidez alta. Los valores altos de turbidez cerca de las nubes son sospechosos.
Ver también
- Carbón orgánico disuelto (DOC)
Referencias
Nota : La información en esta página ha sido incorporada de NOAA , permitida bajo las leyes de uso justo de los Estados Unidos . La fuente original de la información se encuentra en https://web.archive.org/web/20040902231404/http://www.csc.noaa.gov/crs/cohab/hurricane/turbid.htm