2. Conceptos fundamentales de Observación de la Tierra aplicada a aguas continentales¶
Este apartado introduce los principios básicos de la Observación de la Tierra (en inglés EO) aplicados al estudio de la calidad del agua en embalses.
Su objetivo es que el alumno comprenda qué información proporciona un satélite, cómo la obtiene y cuáles son sus limitaciones físicas y técnicas.
2.1 Principios básicos de observación satelital¶
Los satélites de Observación de la Tierra no miden directamente parámetros de calidad del agua (como clorofila o turbidez).
Lo que registran es la radiación electromagnética reflejada o emitida por la superficie terrestre.
En el caso de los embalses, el proceso básico es el siguiente:
- La radiación solar incide sobre la superficie del agua.
- Parte de esa radiación: es absorbida, es dispersada en la atmósfera, o es reflejada por la superficie y la columna de agua.
- El sensor satelital mide la radiación que llega a él tras atravesar la atmósfera.
El valor registrado por el satélite se denomina señal radiométrica.
Medida indirecta de la calidad del agua¶
La calidad del agua se estima de forma indirecta, a partir de la relación entre: - la señal radiométrica registrada, - y la presencia de determinados constituyentes en el agua.
Por tanto: - el satélite no mide concentraciones, - mide energía reflejada en distintas longitudes de onda.
2.2 Resolución espacial, temporal y espectral¶
La información satelital está condicionada por tres tipos de resolución fundamentales.
Resolución espacial¶
La resolución espacial define el tamaño del píxel en superficie.
- Cada píxel representa un área determinada del embalse.
- Valores típicos:
- Sentinel-2: 10–20 m
- Un píxel puede contener:
- agua,
- orilla,
- vegetación,
- o una mezcla de elementos.
Cuanto mayor es el píxel, mayor es el riesgo de mezcla de señales.
Resolución temporal¶
La resolución temporal indica la frecuencia con la que un satélite observa el mismo punto.
- Sentinel-2: revisita aproximada de 5 días
- La frecuencia real depende de:
- nubosidad,
- calidad de la imagen,
- descartes por máscaras.
Esto implica que no todas las fechas teóricas generan datos útiles.
Resolución espectral¶
La resolución espectral define: - el número de bandas espectrales, - y el ancho de cada banda.
Cada banda mide la radiación en un rango concreto del espectro electromagnético.
- Bandas visibles y del infrarrojo cercano son clave para el agua.
- Bandas específicas permiten:
- detectar clorofila,
- estimar turbidez,
- identificar pigmentos.
La limitación espectral condiciona qué variables pueden estimarse y con qué precisión.
2.3 Qué ve el satélite sobre el agua y qué no ve¶
Qué sí ve el satélite¶
El satélite es sensible a cambios en la reflectancia del agua, asociados principalmente a:
- Material en suspensión
- Fitoplancton (de forma indirecta)
- Pigmentos fotosintéticos
- Color del agua
Estas variables modifican la forma en que el agua refleja la radiación solar.
Qué NO ve el satélite¶
El satélite no puede detectar directamente:
- Procesos en profundidad
- Estratificación térmica interna
- Concentraciones exactas sin calibración
- Variables químicas no ópticamente activas
- Procesos bajo la superficie en aguas profundas o turbias
La información está limitada a la capa superficial del embalse.
Influencia de la atmósfera y la superficie¶
La señal registrada por el sensor incluye: - contribución de la atmósfera, - efectos de aerosoles, - reflexión especular (sun glint), - condiciones de viento.
Por ello, la señal medida no corresponde directamente al agua sin procesamiento previo.
2.4 Implicaciones prácticas para la calidad del agua¶
Estas limitaciones tienen consecuencias directas en el uso operativo de los datos satelitales.
Interpretación correcta de los productos¶
- Los valores derivados son estimaciones, no medidas directas.
- La precisión depende de:
- la calidad de la corrección atmosférica,
- el algoritmo utilizado,
- las condiciones ambientales.
Necesidad de calibración y validación¶
Para obtener resultados fiables es imprescindible: - calibrar los algoritmos, - validar los productos con datos de campo, - analizar el comportamiento por tipo de embalse.
Este proceso es fundamental.
Gestión de errores y ruido¶
El ruido en los datos puede deberse a: - condiciones atmosféricas adversas, - mezcla de píxeles, - baja señal sobre aguas oscuras.
El sistema debe: - filtrar datos no fiables, - aplicar máscaras, - analizar tendencias en lugar de valores aislados.
2.5 Mensajes clave del módulo¶
- El satélite mide radiación, no calidad del agua directamente.
- La información es superficial y condicionada por la atmósfera.
- La resolución limita qué se puede detectar y con qué detalle.
- La interpretación sin contexto puede inducir a error.
- Comprender estas bases es esencial para usar correctamente.