Multitemporal analysis of the flow of sediments using MODIS MYD09 and MOD09 images

  • Iván Darío Carrillo Durán Universidad Distrital Francisco José de Caldas
  • Rubén Javier Medina Daza Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Palabras clave: MODIS, sólidos suspendidos totales, tratamiento digital de imágenes, Golfo de Urabá

Resumen

En el presente artículo se muestra la elaboración de un modelo empírico aplicado a las imágenes MODIS MYD09 y MOD09 con base en muestras in situ de sólidos suspendidos totales (TSS) que se tomaron en las aguas del golfo de Urabá (Colombia) entre 2011 y 2015. Se analizó la variabilidad espacial y temporal a escala anual y mensual de los sedimentos, lo que mostró una diferencia marcada durante las dos temporadas climáticas (de lluvia y sequia), en la concentración y en la dirección de la pluma de sedimentación. El mejor modelo aplicado sobre las imágenes para la recuperación de los tss es la forma funcional polinómica de grado 3 que relaciona la sedimentación con la reflectancia de la banda 2, aplicadas en las imágenes MYD09. Dentro de los resultados obtenidos hay valores promedio anuales superiores a los 100mgL-1 en la bahía El Rotico, debido a los aportes dados por el río Atrato en la boca El Roto y de concentración alta de sedimentos en bahía Colombia durante el primer trimestre del año, sobre todo por la dirección de los vientos (≈150 mgL-1). La investigación permite mostrar las bondades del tratamiento digital de imágenes para recuperar la sedimentación a partir de datos de color del océano, con el propósito de obtener resultados pertinentes que ayuden a realizar un análisis de los flujos de sedimentación en el interior del golfo, sobre todo porque se constituye en un lugar de importancia ecológica por su gran biodiversidad marina y donde el conocimiento de la dinámica y concentración de los sedimentos es escaso.

Biografía del autor/a

Iván Darío Carrillo Durán, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Facultad de ingeneria - Maestria en ciencias de la información y las comunicaciones. - Doctorado en Ingenieria.

Rubén Javier Medina Daza, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Facultad de ingeneria - Maestria en ciencias de la información y las comunicaciones. - Doctorado en Ingenieria.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Biografía del autor/a

Iván Darío Carrillo Durán, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Facultad de ingeneria - Maestria en ciencias de la información y las comunicaciones. - Doctorado en Ingenieria.

Rubén Javier Medina Daza, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Facultad de ingeneria - Maestria en ciencias de la información y las comunicaciones. - Doctorado en Ingenieria.

Citas

A. Kumar, S. M. Equeenuddin, D. R. Mishra, y B. C. Acharya, «Remote monitoring of sediment dynamics in a coastal lagoon: Long-term spatio-temporal variability of suspended sediment in Chilika», Estuar. Coast. Shelf Sci., vol. 170, pp. 155-172, mar. 2016. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2016.01.018

D. Fernández-Nóvoa, R. Mendes, M. deCastro, J. M. Dias, A. Sánchez-Arcilla, y M. Gómez-Gesteira, «Analysis of the influence of river discharge and wind on the Ebro turbid plume using MODIS-Aqua and MODIS-Terra data», J. Mar. Syst., vol. 142, pp. 40-46, feb. 2015. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2014.09.009

D. Doxaran et al., «Retrieval of the seawater reflectance for suspended solids monitoring in the East China Sea using MODIS, MERIS and GOCI satellite data», Remote Sens. Environ., vol. 146, pp. 36-48, abr. 2014. https://doi.org/10.1016/j.rse.2013.06.020

C. M. Long y T. M. Pavelsky, «Remote sensing of suspended sediment concentration and hydrologic connectivity in a complex wetland environment», Remote Sens. Environ., vol. 129, pp. 197-209, feb. 2013. https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.10.019

J. Chen, W. Quan, T. Cui, y Q. Song, «Estimation of total suspended matter concentration from MODIS data using a neural network model in the China eastern coastal zone», Estuar. Coast. Shelf Sci., vol. 155, pp. 104-113, mar. 2015. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2015.01.018

G. Wu, L. Cui, J. He, H. Duan, T. Fei, y Y. Liu, «Comparison of MODIS-based models for retrieving suspended particulate matter concentrations in Poyang Lake, China», Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinformation, vol. 24, pp. 63-72, oct. 2013. https://doi.org/10.1016/j.jag.2013.03.001

J.-E. Min, J.-H. Ryu, S. Lee, y S. Son, «Monitoring of suspended sediment variation using Landsat and MODIS in the Saemangeum coastal area of Korea», Mar. Pollut. Bull., vol. 64, n.o 2, pp. 382-390, feb. 2012. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.10.025

M. Zhang, J. Tang, Q. Dong, Q. Song, y J. Ding, «Retrieval of total suspended matter concentration in the Yellow and East China Seas from MODIS imagery», Remote Sens. Environ., vol. 114, n.o 2, pp. 392-403, feb. 2010. https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.09.016

Y. Sagarminaga, G. Chust, y D. Dailloux, «Detección y seguimiento de la pluma del río Adour mediante MODIS», presentado en XI Congreso Nacional de Teledetección, Puerto de la Cruz. Tenerife, 2005, pp. 227-230.

A. G. Dekker, R. J. Vos, y S. W. M. Peters, «Comparison of remote sensing data, model results and in situ data for total suspended matter (TSM) in the southern Frisian lakes», Sci. Total Environ., vol. 268, n.o 1–3, pp. 197-214, mar. 2001. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(00)00679-3

S. Escobar y A. Carlos, «Relevancia de procesos costeros en la hidrodinámica del golfo de Urabá (caribe colombiano)», Bol. Investig. Mar. Costeras - INVEMAR, vol. 40, n.o 2, pp. 327-346, dic. 2011.

A. Kumar, S. M. Equeenuddin, D. R. Mishra, y B. C. Acharya, «Remote monitoring of sediment dynamics in a coastal lagoon: Long-term spatio-temporal variability of suspended sediment in Chilika», Estuar. Coast. Shelf Sci., vol. 170, pp. 155-172, mar. 2016. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2016.01.018

R. A. Gómez, Los mares mexicanos a través de la percepción remota. Plaza y Valdes, 2001.

C. García y P. C. Sierra, Atlas del golfo de Urabá: una mirada al Caribe de Antioquia y Chocó. Santa Marta, Colombia: Instituto de investigaciones Marinas y Costeras - Invemar- y Gobernación de Antioquia, 2007.

G. Wu, L. Liu, F. Chen, y T. Fei, «Developing MODIS-based retrieval models of suspended particulate matter concentration in Dongting Lake, China», Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinformation, vol. 32, pp. 46-53, oct. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jag.2014.03.025

L. Feng, C. Hu, X. Chen, L. Tian, y L. Chen, «Human induced turbidity changes in Poyang Lake between 2000 and 2010: Observations from MODIS», J. Geophys. Res. Oceans, vol. 117, n.o C7, p. C07006, jul. 2012. https://doi.org/10.1029/2011JC007864

E. F. Vermote, J. C. Roger, y J. P. Ray, «MODIS Surface Reflectance User’s Guide.» 2015.

D. Doxaran, J.-M. Froidefond, P. Castaing, y M. Babin, «Dynamics of the turbidity maximum zone in a macrotidal estuary (the Gironde, France): Observations from field and MODIS satellite data», Estuar. Coast. Shelf Sci., vol. 81, n.o 3, pp. 321-332, feb. 2009. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2008.11.013

T. M. Pavelsky y L. C. Smith, «Remote sensing of suspended sediment concentration, flow velocity, and lake recharge in the Peace-Athabasca Delta, Canada», Water Resour. Res., vol. 45, n.o 11, p. W11417, nov. 2009. https://doi.org/10.1029/2008WR007424

Z. Chen, C. Hu, y F. Muller-Karger, «Monitoring turbidity in Tampa Bay using MODIS/Aqua 250-m imagery», Remote Sens. Environ., vol. 109, n.o 2, pp. 207-220, jul. 2007. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.12.019

L. W. Harding Jr., A. Magnuson, y M. E. Mallonee, «SeaWiFS retrievals of chlorophyll in Chesapeake Bay and the mid-Atlantic bight», Estuar. Coast. Shelf Sci., vol. 62, n.o 1–2, pp. 75-94, ene. 2005. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2004.08.011

E. Park y E. M. Latrubesse, «Modeling suspended sediment distribution patterns of the Amazon River using MODIS data», Remote Sens. Environ., vol. 147, pp. 232-242, may 2014. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.03.013

Y. Zhang, K. Shi, Y. Zhou, X. Liu, y B. Qin, «Monitoring the river plume induced by heavy rainfall events in large, shallow, Lake Taihu using MODIS 250 m imagery», Remote Sens. Environ., vol. 173, pp. 109-121, feb. 2016. https://doi.org/10.1016/j.rse.2015.11.020

K. Shi et al., «Long-term remote monitoring of total suspended matter concentration in Lake Taihu using 250 m MODIS-Aqua data», Remote Sens. Environ., vol. 164, pp. 43-56, jul. 2015. https://doi.org/10.1016/j.rse.2015.02.029

P. E. Tarrant, J. A. Amacher, y S. Neuer, «Assessing the potential of Medium-Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) and Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data for monitoring total suspended matter in small and intermediate sized lakes and reservoirs», Water Resour. Res., vol. 46, n.o 9, p. W09532, sep. 2010. https://doi.org/10.1029/2009WR008709

M. S. Wong, K. H. Lee, Y. J. Kim, J. E. Nichol, Z. Li, y N. Emerson, «Modeling of Suspended Solids and Sea Surface Salinity in Hong Kong using Aqua/MODIS Satellite Images», Korean J. Remote Sens., vol. 23, n.o 3, p. 8, 2007.

J. A. Concha y J. R. Schott, «In-water component retrieval over Case 2 water using Landsat 8: Initial results», en 2014 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2014, pp. 4458-4461. https://doi.org/10.1109/IGARSS.2014.6947481

HDF Group, «HDF User’s Guide.» HDF Group, mar-2014.

M. Palomo, J. A. Rincón, y S. Ormeño, «El formato HDF: Un modelo de datos para el almacenamiento y gestión de información espacial de carácter ambiental.», presentado en Congreso Nacioanl de Medio Ambiente., Madrid, 2010.

E. Vermote y R. Wolfe, «MYD09GQ MODIS/Aqua Surface Reflectance Daily L2G Global 250m SIN Grid V006.», NASA EOSDIS Land Process. DAAC, 2015. https://doi.org/10.5067/MODIS/MYD09GQ.006

INVEMAR, «Informe del estado de los ambientes y recursos marinos y costeros en colombia año 2014», Santa Marta, Colombia, 3, 2015.

INVEMAR y REDCAM, «Datos históricos del monitoreo de la “Red de Vigilancia para la conservación y protección de la calidad de las aguas marinas y costeras de Colombia” - REDCAM en el Golfo de Urabá.». Sistema de Información Ambiental Marina de Colombia - SIAM. Base de datos de la Red de Vigilancia para la conservación y protección de las aguas marinas y costeras de Colombia - REDCAM, 15-mar-2016.

G. Wu, L. Liu, F. Chen, y T. Fei, «Developing MODIS-based retrieval models of suspended particulate matter concentration in Dongting Lake, China», Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinformation, vol. 32, pp. 46-53, oct. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jag.2014.03.025

N. Bernardo, F. Watanabe, T. Rodrigues, y E. Alcântara, «Evaluation of the suitability of MODIS, OLCI and OLI for mapping the distribution of total suspended matter in the Barra Bonita Reservoir (Tietê River, Brazil)», Remote Sens. Appl. Soc. Environ., vol. 4, pp. 68-82, oct. 2016. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2016.06.002

I. Caballero, J. Ruiz, y G. Navarro, «Dynamics of the turbidity plume in the Guadalquivir estuary (SW Spain): A remote sensing approach», en OCEANS 2011 IEEE - Spain, 2011, pp. 1-11. https://doi.org/10.1109/Oceans-Spain.2011.6003489

M. Zhang, Q. Dong, T. Cui, y J. Ding, «Remote Sensing of Spatiotemporal Variation of Apparent Optical Properties in Bohai Sea», IEEE J. Sel. Top. Appl. Earth Obs. Remote Sens., vol. 8, n.o 3, pp. 1176-1184, mar. 2015. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2014.2380785

Álvarez, Alexandra L. y Bernal, Gladys F., «Estimación del campo de transporte neto de sedimentos en el fondo de bahía Colombia con base en análisis de tendencia del tamaño de grano», Av. En Recur. Hidráulicos, vol. 16, 2009.

E. Kaba, W. Philpot, y T. Steenhuis, «Evaluating suitability of MODIS-Terra images for reproducing historic sediment concentrations in water bodies: Lake Tana, Ethiopia», Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinformation, vol. 26, pp. 286-297, feb. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jag.2013.08.001

W. Shi y M. Wang, «Satellite observations of flood-driven Mississippi River plume in the spring of 2008», Geophys. Res. Lett., vol. 36, n.o 7, p. L07607, abr. 2009. https://doi.org/10.1029/2009GL037210

S. Wang, Y. Jiao, Y. Zhou, y L. Wang, «Determination of suspended sediment concentration of Taihu Lake based on season difference using multi-temporal MODIS image data», en 2007 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2007, pp. 4570-4573. https://doi.org/10.1109/IGARSS.2007.4423874

Cómo citar
Carrillo Durán, I. D., & Medina Daza, R. J. (2019). Multitemporal analysis of the flow of sediments using MODIS MYD09 and MOD09 images. Ciencia E Ingeniería Neogranadina, 29(2), 69-86. https://doi.org/10.18359/rcin.3854
Publicado
2019-06-20
Sección
Artículos