Escuchar
El satélite mide color del agua, no composición química. De ese color se estiman bien tres cosas: clorofila-a, turbidez o sólidos en suspensión y transparencia. Todo lo demás —nutrientes, metales, bacterias, oxígeno disuelto— no se mide desde órbita. A cambio, se obtiene la serie completa de un embalse desde 2013 sin poner una lancha en el agua, que es lo que ninguna campaña puede dar hacia atrás.
Este artículo es para quien gestiona un embalse, una laguna o un tramo de río y quiere saber qué parte de su programa de monitoreo puede apoyarse en imagen satelital.
| Parámetro | Desde satélite | Comentario |
|---|---|---|
| Clorofila-a | Sí | Proxy de biomasa algal, con modelo calibrado |
| Turbidez y sólidos en suspensión | Sí | Buena señal en aguas cargadas |
| Transparencia (Secchi) | Sí | Derivada de la señal de varias bandas |
| Temperatura superficial | Sí | Con sensores térmicos, no con los ópticos |
| Materia orgánica disuelta | Parcial | Solo en aguas con señal fuerte |
| Fósforo, nitrógeno | No | Sin firma óptica propia |
| Oxígeno disuelto, pH | No | No se observan |
| Bacterias y patógenos | No | No se observan |
La razón de la columna central es sencilla: solo se estima lo que deja huella en el color. La clorofila absorbe en el rojo y refleja en el verde y el infrarrojo cercano; los sólidos en suspensión dispersan luz y aclaran el agua en el rojo; la transparencia es, literalmente, cuánta luz se pierde en la columna [2]. El fósforo o las bacterias no tienen firma óptica propia, y por eso no aparecen.
Conviene además distinguir entre lo que se estima y lo que se deduce. La clorofila se estima directamente del color; el estado trófico se deduce de ella, aplicando una clasificación. La primera cifra tiene incertidumbre de modelo; la segunda hereda esa incertidumbre y le suma el criterio de la clasificación elegida. Ambas son útiles, pero no se presentan con el mismo grado de confianza.
Hay un matiz útil: algunos de esos parámetros están correlacionados entre sí en muchos cuerpos de agua. Eso permite construir índices de estado trófico combinando clorofila y transparencia, como el índice clásico que sigue usándose como referencia [1], pero no convierte una estimación óptica en una medida de nutrientes.
La distinción importa porque decide para qué sirve el producto. Con clorofila, turbidez y transparencia se puede describir el estado trófico y su evolución, detectar episodios y ver patrones espaciales. Con eso no se sustituye un análisis, pero sí se decide dónde y cuándo tomarlo.
El agua es una superficie oscura: la mayor parte de lo que llega al sensor viene de la atmósfera, no del agua. Por eso la corrección atmosférica pesa más aquí que en tierra, y por eso dos procesadores distintos pueden dar cifras distintas sobre la misma escena.
Después viene el modelo. Hay decenas publicados para clorofila, y no todos valen en todas las aguas: están ajustados sobre cuerpos de agua concretos y pueden comportarse mal fuera de su rango.
Es la situación más común en embalses sin programa de monitoreo. La respuesta honesta es que sin muestras no hay validación en sentido estricto: las cifras absolutas dependen del modelo elegido.
Lo que sí se puede hacer es un control interno. En diez años de calidad de agua de un embalse aplicamos diez modelos publicados de clorofila-a sobre la misma serie. Dos daban valores imposibles —medias de decenas de miles de µg/L— y se descartaron de inmediato. De los ocho restantes, cinco correlacionaban entre sí por encima de 0,94: describían el mismo comportamiento.
Ese procedimiento no convierte la estimación en medida de laboratorio, pero permite afirmar cosas útiles: que el embalse se mantiene en un rango, que hay episodios que superan un umbral y que el patrón espacial se repite.
No existe un modelo universal. Los publicados se ajustan sobre cuerpos de agua concretos, con su mezcla particular de algas, sedimento y materia orgánica disuelta.
Para aguas costeras y estuarinas hay algoritmos de turbidez de aplicación amplia, calibrados con datos de muchos sitios [3]. Para lagos y embalses, la práctica habitual es ajustar con muestras locales; cuando no las hay, se aplican varios modelos y se compara su comportamiento.
Los dos parámetros con más recorrido tienen artículo propio: turbidez con Sentinel-2 y clorofila-a y eutrofización, donde se detalla qué error es razonable esperar en cada caso.
Ese es el procedimiento que seguimos cuando no existe programa de monitoreo: aplicar un conjunto de modelos, descartar los que producen valores imposibles y quedarse con la familia que describe el mismo comportamiento. El resultado no es una cifra de laboratorio, sino una serie coherente con su incertidumbre declarada.
El tamaño del píxel decide qué cuerpos de agua son medibles. Con 30 m del archivo Landsat [5] se describe el comportamiento de un vaso mediano, no una cala pequeña ni una orilla estrecha. Con las bandas de 10 a 20 m de Sentinel-2 [4] se llega a cuerpos más pequeños y a más detalle dentro del vaso.
La frecuencia depende de la misión y de las nubes. En zonas con temporada húmeda cerrada, meses enteros pueden quedar sin escena útil, y eso condiciona cualquier serie: los huecos se declaran, no se interpolan.
Esa combinación —píxel y nubes— es la que decide si un embalse concreto se puede vigilar así. Es lo primero que se comprueba, antes de hablar de modelos.
Un monitoreo satelital no entrega «el embalse»: entrega puntos y mapas, y conviene definir ambos antes de empezar.
Los puntos fijos se eligen donde importa la decisión: toma de agua, zona de mayor profundidad, brazos con aporte de nutrientes y una referencia en zona abierta. Ocho a doce suelen bastar para un embalse mediano.
Los mapas por fecha muestran el patrón espacial completo, que es donde aparecen los gradientes entre brazos y donde se ve si un episodio está localizado o afecta a todo el vaso.
Las series por punto son lo que permite ver tendencia y estacionalidad, y lo que se cruza después con analíticas cuando existen.
En el caso del embalse que medimos, ocho puntos fijos bastaron para describir el comportamiento del vaso durante once años y para detectar que el patrón espacial cambiaba: de casi oligotrófico en todo el vaso a mesotrófico en su mitad occidental.
Ver la tendencia. Diez años de serie muestran si el estado trófico empeora, y eso es difícil de ver con campañas aisladas.
Localizar el problema. El mapa distingue qué brazo del embalse concentra la biomasa, algo que un punto de muestreo no revela.
Dirigir el muestreo. En vez de repetir siempre los mismos puntos, se muestrea donde y cuando la imagen indica que pasa algo.
Detectar episodios. Un aumento rápido de clorofila entre dos fechas es una señal de alerta temprana, incluso con incertidumbre en el valor absoluto.
Documentar el pasado. El archivo permite reconstruir lo que ocurrió antes de que existiera el programa de monitoreo.
Tres criterios evitan la mayoría de los errores de interpretación.
Mirar la tendencia antes que el valor. Con modelos no calibrados localmente, el nivel absoluto es lo más incierto y la evolución lo más fiable. Un embalse que sube de forma sostenida durante cinco años dice algo aunque la cifra exacta tenga margen.
Separar estacionalidad de cambio real. Casi todos los cuerpos de agua tienen ciclo anual. En el embalse que medimos, la diferencia entre meses de lluvia y de seca no resultó significativa en los ocho puntos analizados, con valores de p de 0,49 en clorofila y 0,45 en transparencia; ese resultado se declara igual que si hubiera salido lo contrario.
Comparar parámetros entre sí. Clorofila y transparencia salen de bandas distintas y de modelos distintos. Que se muevan de forma coherente es un control interno; que se contradigan indica un problema de procesado o de escena.
Un monitoreo de calidad de agua por satélite entrega mapas por fecha, series por punto y una nota metodológica con los modelos usados y sus límites.
Conviene exigir también la máscara de nubes y de píxeles descartados, la lista de fechas útiles y descartadas, y los datos en formato abierto. Sin eso, la serie no se puede auditar ni continuar con otro proveedor.
No. Los complementa: da cobertura espacial y temporal, y dirige dónde tomar la muestra.
Sin muestras locales, la incertidumbre absoluta es alta y depende del modelo. Las tendencias y los patrones espaciales son mucho más robustos que el valor puntual.
Depende del tamaño frente al píxel y de la nubosidad. Un vaso pequeño o muy estrecho puede quedar fuera de alcance.
Con Landsat, desde hace décadas; en la práctica, las series útiles suelen arrancar en 2013. Con Sentinel-2, desde 2015.
En ríos anchos sí; en cauces estrechos el píxel mezcla agua y orilla y el resultado deja de ser fiable. El ancho mínimo depende del sensor.
Detecta pigmentos asociados a biomasa algal. Identificar especies o toxinas exige laboratorio, como explicamos en satélite frente a muestreo de agua.
Desde órbita se mide el color del agua y de ahí salen tres indicadores útiles, no un análisis completo. Qué se puede afirmar en su cuerpo de agua, y con qué incertidumbre, se resuelve antes de cotizar en el servicio de calidad de agua.
Fuentes
Imagen de portada: Jack Bain, Aerial view of Little Nerang Dam, Queensland (CC BY 4.0), recortada y tratada.
Autor
M.Sc. Eimy Ramírez Ponce
Ingeniero geofísico. Maestro en Ciencias del Mar y Limnología por la UNAM.
Publicado el
Agua
Cómo se estima la clorofila-a desde satélite, qué modelos existen, cómo se eligen sin muestras locales y qué se puede afirmar sobre el estado trófico de un embalse.
Agua
Qué aporta el monitoreo satelital frente al muestreo de laboratorio, qué parámetros cubre cada uno, cuánto cuesta y cómo se combinan en un programa real.
Agua
Cómo se estima la turbidez y los sólidos en suspensión con Sentinel-2, qué bandas se usan según el rango, qué error esperar y cómo se valida con muestras.
Siguiente paso
Cuéntanos la zona y qué decisión depende del dato. Te devolvemos alcance, plazo y costo, sin compromiso y sin que nadie tenga que desplazarse todavía.
Solicitar Soluciones