1ST MEETING OF L-MEDITERRANEAN INTERCALIBRATION GROUP Madrid (Spain) 30 june 2004 DATA AVAILABILITY In the L-M GIG, the common method comes to be the assessment of chlorophyll concentration from a sample collected at, or immediately below, the water surface, once in summer season. … as an interim common method for IC purposes until a more sufficient method is implemented, in search of a more reliable outcome. More specifically, an improved chlorophyll assessment method could be agreed among the GIG countries, increasing somewhat the annual number of samples and adopting a common sampling strategy. As an alternative approach to increased sampling, or in addition to it, satellite remote sensing imagery may provide a valuable tool in monitoring the variability of algal biomass and assessing the mean summer values of chlorophyll concentration at water surface. (Reflection paper)

EUROPEAN COMMISSION DIRECTORATE-GENERAL ENVIRONMENT Directorate B - Environmental quality of Natural resources ENV.B1 – Water, the Marine and Soil   WORKSHOP ON Eutrophication criteria BRUSSELS 28-30 May 2002 SUMMARY REPORT BLOCK VIII MONITORING GUIDELINES FOR EU-DIRECTIVES (Eutrophication Workshop Summary Report)

with remote sensing and modelling · Monitoring could preferably be combined with remote sensing and modelling (Eutrophication Workshop Summary Report)

El Atazar reservoir

Lake of Sanabria

Anthropological pressure: NUTRIENT LOADING EUTROPHICATION Biological data: (Primary production) (Algal biomass) Chlorophyll-a concentration (Mean summer concentration) Insufficient Data availability: INCREASING SAMPLING Or, as an alternative way, USING REMOTE SENSING

TROPHIC LEVEL ASSESSMENT BY REMOTE SENSING

Landsat satellite

Landsat satellite E. de Guadalhorce E. de Guadalteba E. del Conde de Guadalhorce Landsat satellite

MODELLING THE PIGMENT CONCENTRATION BASED IN THE INHERENT OPTICAL PROPERTIES OF WATER FOR HIS APPLICATION IN THEMATIC MAPPING BY REMOTE SENSING .... Methodology to colect many data of water color radiometry related to water quality parameters in a wide Data Base to provide the most significant as possible models or algorithms to evaluate the parameters from radiometric information of RS sensors bands...

METHODS Radiometry Above Water Measurement Device  = 40º ф = 135º Optical fibre Observation Zenithal angle Controler Spectralon 25%  = 40º Azimuthal angle from Sun position Controler ф = 135º ASD-FR

Taking an integrated sample in the first optical thickness ASD Spectro-radiometer on the working boat Commuter Spectro-radiometer Taking an integrated sample in the first optical thickness

TYPICAL MULTIPARAMETRICAL PROBE PROFILE (1) INTEGRATED SAMPLE Cond.230,2 mS/cm Temp. 21,7 ºC [chl a] 6,3 mg/l [CDOM] 2,1 mg/l

TYPICAL MULTIPARAMETRICAL PROBE PROFILE (2) Temp. 21,7 ºC [chl a] 6,3 mg/l [FC] 21,6 mg/l [FE] 0,8 mg/l INTEGRATED SAMPLE

BASIC RESULTS Some spectra from algal communities with a dominant group Normalised Rrs Wavelength nm

Some typical Rrs spectra Corresponding to the main phytoplankton groups CYANOPHYTES CHLOROPHYTES DIATOMS Normalized Rrs Normalized Rrs Normalized Rrs Wavelength nm Wavelength nm Wavelength nm CHRYPTOPHYTES DINOFLAGELLATES Normalized Rrs Normalized Rrs Wavelength nm Wavelength nm

CALIBRATION AND VALIDATION OF MODELS USING MERIS IMAGERY (15 bands specially oriented to the Chlorophyll assessment; 250 m spatial resolution; 3-4 days nominal repetibility : really 2 weeks) - The spatial resolution is low but sufficient to obtain an significant value of Chlorophyll concentration in any water body larger than 50 ha.

ALGORITHMS DEVELOPMENT As an initial approach to algorithm development, we have examined the relationships between ratios of MERIS bands and pigment concentrations through simple linear regression analysis. The band selection process was based on the spectral properties of each pigment and a peak analysis of the Rrs spectra. Image of Envisat-Meris showing Iberian peninsula

Similar results are found using band 8 instead of 7. We found a very good linear relationship for chlorophyll a, (R2=0.919) using the ratio between bands 9 and 7. B9 / B7 > 1 Similar results are found using band 8 instead of 7.

REMOTE SENSING MAPPING APPLICATION EXAMPLE CEDEX assistance prepared for the Spanish Ministry of Environment

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA 24.08.03 MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- * Indice de Estado Trofico 61,69 E Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Concentración de clorofila a: Media: 23,8 Máxima: 51,2 Mínima: 16,6 Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2404 hm3 (93,0%)

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA 24.08.03 MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- * Media período : 42,56 TSI : 67,39 E Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Concentración de clorofila a: Media: 23,8 Máxima: 51,2 Mínima: 16,6 Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2404 hm3 (93,0%)

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA 24.08.03 MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- * Abundancia Cianobacterias Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Concentración de ficocianina: Media: 14,3 Máxima: 55,3 Mínima: 11,2 Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2404 hm3 (93,0%)

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA 24.08.03 MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- * Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Concentración de ficocianina: Media: 14,3 Máxima: 55,3 Mínima: 11,2 Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2404 hm3 (93,0%)

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA 24.08.03 MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- * Indice de Estado Trofico 63,40 E Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Profundidad disco de Secchi: Media: 0,81 Máxima: 0,97 Mínima: 0,44 Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2404 hm3 (93,0%)

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA 24.08.03 MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- * Media período : 0,79 TSI : 63,04 E Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Profundidad disco de Secchi: Media: 0,81 Máxima: 0,97 Mínima: 0,44 Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2404 hm3 (93,0%)

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA 24.08.03 MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- * Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2404 hm3 (93,0%)

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA -PERÍODO- MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL 24.08.03 10.07.03 Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- * 18.06.03 Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2404 hm3 (93,0%)

MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL EMBALSE DE ALMENDRA 10.07.03 MAPAS TEMÁTICOS OBTENIDOS MEDIANTE TELEDETECCIÓN ESPACIAL Fecha Variable Clorofila a Ficocianina Transparencia Todas 24.08.03 23,8 14,3 0,81 X 10.07.03 61,8 22,7 0,77 18.06.03 42,1 10,8 0,79 -Periodo- Indice de Estado Trofico 71,05 Otros datos del embalse Otros datos limnológicos Otros vínculos Sensor: MERIS Concentración de clorofila a: Media: 61,8 Máxima: 97,4 Mínima: 40,2 Datos del embalse Volumen de agua embalsada: 2359 hm3 (91,2%)

CONCLUSION Is possible to obtain several mean values of Chlorophyll concentration, along the summer, in any water body without availability of data using thematic mapping generated by satellite remote sensing. Then would be possible assess the mean summer concentration to evaluate the Trophic State (and EQR) based in chlorophyll. We are developping and validating that algorithms in the frame of a project of the European Space Agency, using imagery from sensor MERIS of satellite ENVISAT-1 and sensor CHRIS of satellite Proba. We can facilitate information and support about this methodology if any member of this GIG want to follow this alternative way. Would be possible to propose, in the frame of EU, a common project (L-M GIG members) to applied, since 2002, the generation of chlorophyll maps and consequently mean summer values to cover the data period and know the trends of evolution, using remote sensing. Than you very much for your attention.