Caracterización hiperespectral de ambientes lumínicos en la columna de agua Elena Torrecilla Unidad de Tecnología Marina (UTM) Centro Mediterráneo de Investigaciones Marítimas y Ambientales CSIC Análisis de propiedades ópticas inherentes (IOPs) y aparentes (AOPs)

Índice Introducción: Caracterización Hiperespectral Objetivo: Modelos de transferencia Radiativa Hydrolight 4.2 Datos obtenidos por simulación Datos experimentales Procesado datos hiperespectrales

Caracterización Hiperespectral Caracterización de la distribución espacial de los componentes químicos y biológicos de la columna de agua a partir de la información hiperespectral phycorithrine chlorophytes diatoms fluorescence chlorophyll chlorophytes phycorithrine diatoms fluorescence chlorophyll depth

Caracterización Hiperespectral 1. Estimación de propiedades ópticas (OP) de la columna de agua 2. Detección de singularidades ópticas 3. Caracterización de las singularidades a partir de sus firmas espectrales OP 1 depth Wavelength (    OP OP 1 Análisis Espectral ficoerithrine chlorophites diatoms cholrophyll fluorescence Sonda Hiperespectral

Caracterización Hiperespectral OP 1 depth [m] wavelength (  Escenario lumínico SIMULADO Modelo de transferencia radiativa HYDROLIGHT [ % / l] depth [ m ] [ % / l] Distribución espacial controlada de los componentes biológicos Distribución hipotética columna de agua Modelado Respuesta sensor (sensibilidad espectral, resolución espectral, SNR) OP 1 depth [m] wavelength (  Métodos correctivos OP 1 depth [m] wavelength (  Métodos análisis espectral [ % / l] depth [ m ] [ % / l] Extracción singularidades firmas digitales

Objetivo OP 1 depth [m] wavelength (  Escenario lumínico SIMULADO Modelo de transferencia radiativa HYDROLIGHT 4.2 Factores que intervienen en el modelo de transferencia radiativa: propiedades ópticas inherentes (IOPs) propiedades ópticas aparentes (AOPs) condiciones ambientales Obtención de la distribución de radiancia espectral: Ecuación de transferencia radiativa (RTE) Teoría de transferencia radiativa proporciona un marco de trabajo para entender la propagación de la luz en el océano

Hydrolight 4.2 Modelo de transferencia radiativa Cálculo de distribuciones de radiancia espectral y otros parámetros derivados en la columna de agua L(z,θ,φ,λ) Sequoia Scientific Inc.  Molecular Water  Inorganic Salts  Dissolved Organic Matter  Planktonic Microorganisms  Organic Detrital Particles  Mineral Particles  Air Bubbles

Hydrolight 4.2 Propiedades ópticas inherentes (IOPs) Propiedades ópticas aparentes (AOPs) dependen del medio acuático independientemente de las condiciones lumínicas ambientales dependen del medio acuático y de las condiciones lumínicas ambientales Absorption coefficient a(λ) Scattering coefficient b(λ) Beam attenuation coefficient c(λ) Reflectance R Remote-sensing Reflectance R rs Attenuation coefficients of radiance K Condiciones ambientales Sea state, Sky radiance incident, Bottom reflectance

Composición Agua (fitoplancton, CDOM, detritus, etc.) IOPs Absorption coefficient a(λ) Scattering coefficient b(λ) Beam attenuation coefficient c(λ) Volume scattering function β(Ψ,λ) Condiciones ambientales Sea state Sky radiance incident Bottom reflectance Ecuación de Transferencia Radiativa (RTE) Parámetros Radiométricos Distribución radiancia espectral L(z,θ,φ,λ) Downwelling irradiance E d Upwelling irradiance E u AOPs Reflectance R Remote-sensing Reflectance Rrs Attenuation coefficients of radiance K Modelos Medidas

Hydrolight 4.2 Ejemplos simulación

Análisis Derivativo

Datos experimentales Compuesto algal Rhodomones Diciembre 2006 Medidas para las diferentes concentraciones

Datos experimentales Agua pura Máxima concentración Rhodomonas

Datos experimentales Tiempo de adquisición de datos ms 500 ms 100 ms

Procesado datos hiperespectrales ms Técnicas de procesado:  reducción de ruido  análisis de singularidades  separación de fuentes en espectros mixtos

Caracterización hiperespectral de ambientes lumínicos en la columna de agua Elena Torrecilla Unidad de Tecnología Marina (UTM) Centro Mediterráneo de Investigaciones Marítimas y Ambientales CSIC Análisis de propiedades ópticas inherentes (IOPs) y aparentes (AOPs)

Multisensor Datalogger System (MDS)