Estudio de la influencia de la geometría de observación en las correcciones atmosféricas de un sensor del color del mar

Abstract

Las técnicas de teleobservación satelital se han convertido en una herramienta fundamental para el monitoreo de nuestro planeta. Dentro de ellas se destaca la teleobservación del Color del Mar, que se basa en el estudio de las variaciones espectrales de la radiancia que emerge de la superficie del mar en el rango del visible. Los datos de color del mar permiten monitorear la productividad primaria de los mares mediante la estimación de la cantidad de fitoplancton presente en ellos, el monitoreo de sedimentos costeros y cambios en la calidad del agua costera debidos a fenómenos como las floraciones algales. Un proceso clave para llegar a estas variables consiste en obtener la radiancia que emerge desde la superficie del mar a partir de la radiancia que llega al sensor satelital en el tope de la atmósfera. Este proceso se conoce como correcciones atmosféricas, ya que la mayor contribución que se requiere limpiar de la señal es debida a la interacción de la radiación con los componentes de la atmósfera. Los modelos de correcciones atmosféricas actualmente operativos dependen fuertemente de las caracterı́sticas espectrales y la geometrı́a de adquisición de cada sensor en particular. Este plan de trabajo se plantea en el marco de la misión SABIA-Mar que está siendo desarrollada actualmente por la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) dentro del marco del Plan Espacial Nacional, con lanzamiento estimado para el año 2025. Los sensores para la teledetección del color del mar a bordo de SABIA-Mar tienen una geometrı́a de observación multiangular, en contraposición a la geometrı́a usual con un único ángulo de visión. En este trabajo se analizó el desempeño del algoritmo de correcciones atmosféricas estándar para una geometrı́a de adquisición donde el ángulo de observación depende de la longitud de onda. Se compararon los errores cometidos respecto al caso de una geometrı́a con un único ángulo de observación. Si bien se observa una leve pérdida de la precisión en la región de los 412nm, los resultados obtenidos son prometedores y sugieren que es factible obtener valores de reflectancia saliente del agua con errores comparables al caso estándar.

Satellite remote sensing techniques have become a fundamental tool for monitoring our planet. Among them, Sea Color Remote Sensing stands out, which is based on studying the spectral variations of radiance emerging from the sea surface in the visible range. Sea color data allows monitoring the primary productivity of the oceans by estimating the amount of phytoplankton present in them, monitoring coastal sediments, and changes in coastal water quality due to phenomena such as algal blooms. A key process to obtain these variables involves obtaining the radiance emerging from the sea surface from the radiance reaching the satellite sensor at the top of the atmosphere. This process is known as atmospheric corrections, as the main contribution that needs to be cleaned from the signal is due to the interaction of radiation with atmospheric components. Currently operational atmospheric correction models heavily depend on the spectral characteristics and acquisition geometry of each particular sensor. This work is proposed within the framework of the SABIA-Mar mission, which is currently being developed by the Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) within the framework of the National Space Plan, with an estimated launch in 2025. The sensors for sea color remote sensing aboard SABIA-Mar have a multi-angular observation geometry, in contrast to the usual geometry with a single viewing angle. In this study, the performance of the standard atmospheric correction algorithm was analyzed for an acquisition geometry where the observation angle depends on the wavelength. Errors were compared to the case of a geometry with a single viewing angle. Although a slight loss of accuracy is observed in the 412nm region, the results obtained are promising and suggest that obtaining outgoing water reflectance values with errors comparable to the standard case is feasible.