Análisis de series temporales de la temperatura de la superficie del agua y los componentes del flujo de calor en el embalse de Itumbiara (GO), Brasil
Autores: De Alcântara, Enner Herenio; Stech, José Luiz; Lorenzzetti, João Antônio; Leão De Moraes Novo, Evlyn Márcia
Idioma: Inglés
Editor: Antonio Fernando Monteiro Camargo
Año: 2011
Acceso abierto
Artículo científico
2011
Análisis de series temporales de la temperatura de la superficie del agua y los componentes del flujo de calor en el embalse de Itumbiara (GO), Brasil
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Acuáticas
Palabras clave
Sensores remotos térmicos
Series temporales
Flujo de calor
Limnología física
Imágenes MODIS
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 29
Citaciones: Acta Limnologica Brasiliensia Vol. 23, Núm. 3
Objetivo: La temperatura del agua juega un papel importante en el funcionamiento ecológico y en el control de los procesos biogeoquímicos de los sistemas acuáticos. La monitorización convencional de la calidad del agua es costosa y requiere mucho tiempo, especialmente en cuerpos de agua grandes. En cambio, la teledetección puede considerarse una herramienta poderosa para evaluar propiedades importantes de los sistemas acuáticos, ya que permite adquirir datos sinópticos y frecuentes sobre grandes áreas. El objetivo de este estudio fue analizar series temporales de la temperatura superficial del agua y del flujo de calor para comprender mejor las variaciones temporales en un embalse hidroeléctrico.
Métodos: Se utilizaron datos MODIS de temperatura superficial del agua (WST, por sus siglas en inglés) nivel 2, con resolución nominal de 1 km (MOD11L2, versión 5). Se emplearon todas las imágenes disponibles de MODIS/Terra con cielo despejado entre 2003 y 2008, resultando en 786 imágenes diurnas y 473 nocturnas. Se obtuvieron series temporales de temperatura superficial del agua calculando la media mensual en una ventana de 3×3 para tres sitios seleccionados del embalse: 1) cerca de la presa, 2) en el centro del embalse y 3) en la confluencia de los ríos. Se utilizaron datos meteorológicos in situ de 2003 a 2008 para calcular series temporales del balance energético superficial. Se realizaron análisis de cross-wavelet, coherencia y fase para calcular la correlación entre las temperaturas superficiales diurnas y nocturnas y los flujos de calor calculados.
Resultados: La media mensual de la WST diurna mostró mayor variabilidad que la nocturna. Todas las series temporales (diurnas y nocturnas) presentan un patrón cíclico, con mínimos en junio-julio y máximos en diciembre-enero. Se aplicaron análisis de Fourier y Wavelet para estudiar este patrón cíclico. La serie diurna presenta picos a 4, 5, 6, 12 y 36 meses, mientras que la WST nocturna mostró mayor densidad espectral a 12, 6, 3 y 2 meses. El análisis de regresión múltiple indicó que para la WST diurna, los términos del flujo de calor explican el 89% de la variación anual (RMS = 0,89 °C, p < 0,0013). Para la nocturna, los términos del flujo de calor explican el 94% (RMS = 0,53 °C, p < 0,0002).
Conclusión: La WST diurna y la radiación de onda corta muestran buena concordancia para periodos de 6 meses (con onda corta retrasada) y 12 meses (con onda corta adelantada). Para la WST nocturna y la radiación de onda larga, la buena concordancia se observó a 1, 3, 6 y 12 meses, todos con la onda larga adelantada respecto a la WST.
Descripción
Objetivo: La temperatura del agua juega un papel importante en el funcionamiento ecológico y en el control de los procesos biogeoquímicos de los sistemas acuáticos. La monitorización convencional de la calidad del agua es costosa y requiere mucho tiempo, especialmente en cuerpos de agua grandes. En cambio, la teledetección puede considerarse una herramienta poderosa para evaluar propiedades importantes de los sistemas acuáticos, ya que permite adquirir datos sinópticos y frecuentes sobre grandes áreas. El objetivo de este estudio fue analizar series temporales de la temperatura superficial del agua y del flujo de calor para comprender mejor las variaciones temporales en un embalse hidroeléctrico.
Métodos: Se utilizaron datos MODIS de temperatura superficial del agua (WST, por sus siglas en inglés) nivel 2, con resolución nominal de 1 km (MOD11L2, versión 5). Se emplearon todas las imágenes disponibles de MODIS/Terra con cielo despejado entre 2003 y 2008, resultando en 786 imágenes diurnas y 473 nocturnas. Se obtuvieron series temporales de temperatura superficial del agua calculando la media mensual en una ventana de 3×3 para tres sitios seleccionados del embalse: 1) cerca de la presa, 2) en el centro del embalse y 3) en la confluencia de los ríos. Se utilizaron datos meteorológicos in situ de 2003 a 2008 para calcular series temporales del balance energético superficial. Se realizaron análisis de cross-wavelet, coherencia y fase para calcular la correlación entre las temperaturas superficiales diurnas y nocturnas y los flujos de calor calculados.
Resultados: La media mensual de la WST diurna mostró mayor variabilidad que la nocturna. Todas las series temporales (diurnas y nocturnas) presentan un patrón cíclico, con mínimos en junio-julio y máximos en diciembre-enero. Se aplicaron análisis de Fourier y Wavelet para estudiar este patrón cíclico. La serie diurna presenta picos a 4, 5, 6, 12 y 36 meses, mientras que la WST nocturna mostró mayor densidad espectral a 12, 6, 3 y 2 meses. El análisis de regresión múltiple indicó que para la WST diurna, los términos del flujo de calor explican el 89% de la variación anual (RMS = 0,89 °C, p < 0,0013). Para la nocturna, los términos del flujo de calor explican el 94% (RMS = 0,53 °C, p < 0,0002).
Conclusión: La WST diurna y la radiación de onda corta muestran buena concordancia para periodos de 6 meses (con onda corta retrasada) y 12 meses (con onda corta adelantada). Para la WST nocturna y la radiación de onda larga, la buena concordancia se observó a 1, 3, 6 y 12 meses, todos con la onda larga adelantada respecto a la WST.