Análise do potencial do sensor OLI (Operational Land Imager) a bordo do Landsat-8 em estimar a concentração de sólidos totais em suspensão no reservatório de Barra Bonita

Abstract

Remote sensing data can provide quantitative and qualitative information about aquatic systems. Regarding on freely availability of Operational Land Imager sensor on board Landsat-8 satellite, this study aiming to analyze its potential to estimate total suspended matter in Barra Bonita hydroelectrical reservoir, which is the first reservoir in Tiete River cascade, in São Paulo State. Besides its energy productivity, this aquatic system is part of Tietê-Paraná hydroway, which is responsible to transport the Brazilian agricultural products. Suspended matter modelling was made based on bio-optical models that are able to use mathematical relationships between radiometric and limnological data. Besides OLI/L8 data, MODIS and OLCI data, sensors on board Aqua and Sentinel-3 satellites, respectively, were also investigated. The results showed that some bio-optical models can estimate suspended matter with MODIS, OLCI and OLI data without significant statistical difference. Based on better spatial resolution, OLI was choose for mapping suspended solid dynamic. OLI time-series, from 2013 to 2015, after being atmospherically corrected, allowed evaluating suspended matter dynamic. The dry periods showed lower suspended matter concentrations than wet periods, considering that in dry periods the main responsible to increase suspended matter levels are Piracicaba and Tiete Rivers, while in wet periods, this increase could be attributed to the others tributaries among the Barra Bonita channel. Furthermore, higher concentrations occurred in January and December months. Obtained results confirmed the initial hypothesis, which was based on the premise that OLI radiometric and spatial resolutions are able to provide data to map suspended matter in Barra Bonita reservoir

Dados de sensoriamento remoto são capazes de prover informações qualitativas e quantitativas sobre sistemas aquáticos. Em vista da disponibilidade dos dados gratuitos do sensor Operational Land Imager (OLI) a bordo do satélite Landsat-8, o presente trabalho teve por objetivo analisar o seu potencial para estimar sólidos suspensos totais no reservatório de Barra Bonita, sendo este o primeiro de uma série de reservatórios em cascata do Rio Tietê, no estado de São Paulo. Além de sua produtividade energética, o sistema aquático faz parte da hidrovia Tietê-Paraná, responsável pelo transporte de produtos agrícolas no Brasil. A modelagem de sólidos foi realizada quantitativamente por meio de modelos bio-ópticos, os quais expressam matematicamente a relação entre dados limnológicos e radiométricos. Além dos dados do sensor OLI/L8, os sensores Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) e Ocean Land Colour Instrument (OLCI) a bordo dos satélites Aqua e Sentinel-3, respectivamente, também foram analisados. Os resultados obtidos demonstraram que, para alguns modelos bio-ópticos, não há diferenças estatisticamente significativas quanto ao uso dos sensores MODIS, OLCI ou OLI. Em vista da melhor resolução espacial, o sensor OLI foi utilizado para mapear a dinâmica de sólidos em suspensão. A série temporal de imagens do sensor OLI, após ser processada para minimização dos efeitos atmosféricos, permitiu avaliar a dinâmica dos sólidos em suspensão no período de 2013 a 2015 do reservatório. Foi possível observar que, em períodos de seca os Rios Piracicaba e Tietê são os principais responsáveis pelas descargas de sólidos suspensos no sistema aquático, e em períodos de chuva, outros tributários são os principais responsáveis pelo aumento da concentração de sólidos...