Imágenes satelitales para una mejor gestión del recurso. Un equipo multidisciplinario de científicos de la Facultades de Ingeniería y de Ciencias de la Universidad de la República participó en un proyecto que permitió obtener datos confiables de diferentes variables vinculadas a la calidad del agua, como la turbidez, relacionada con los sedimentos de suspensión existentes en el río, y los niveles de clorofila, que influyen en la formación de floraciones de fitoplancton que resultan nocivas para la salud. La iniciativa, financiada por la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII) y la Comisión Sectorial de Investigación Científica de la Udelar (CSIC) plantea el análisis de datos obtenidos con imágenes satelitales del Río de la Plata como una herramienta que facilitará el monitoreo del estuario y profundizará el conocimiento científico para una mejor gestión del recurso.
Con la frase “solo se puede gestionar y preservar lo que se conoce”, se presentó el proyecto en la pasada edición de Ingeniería de Muestra (IdM) organizada por la Facultad de Ingeniería de la Udelar (FING). SobreCiencia conversó con el responsable de la iniciativa, el ingeniero Francisco Pedocchi, docente del Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental (Imfia/FING).
El científico contó que su equipo viene trabajando desde hace más de 30 años en el Río de la Plata, en temas vinculados a la hidrodinámica para la solución de problemas específicos, como la sedimentación en el puerto y en canales de navegación, corrientes de agua, la predicción de erosión costera y el cálculo del oleaje.
Agregó, además, que la primera aproximación a usar satélites para estimar sedimentos y clorofila en el río se realizó en el año 2000, cuando Uruguay participó junto a investigadores de Argentina y Francia en un proyecto denominado Freplata. La iniciativa comprendía a la Dirección Nacional de Medio Ambiente (Dinama/Mvotma), la Dirección Nacional de Recursos Acuáticos (Dinara/MGAP), el Servicio de Oceanografía, Hidrología y Meteorología de la Armada (Sohma/MDN) y al Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental (Imfia/FING/Udelar), como institución académica nacional. También participaron delegaciones nacionales ante la Comisión Administradora del Río de la Plata (CARP/Mrree) y la Comisión Técnico Mixta del Frente Marítimo (Ctmfm/Mrree).
“Nosotros, como ingenieros, trabajamos en la interacción entre los cuerpos de agua y la infraestructura, por eso en nuestro grupo hubo diferentes esfuerzos para modelar y para medir variables, la aerodinámica, los sedimentos. Y fue así que empezó a aparecer la necesidad de incorporar al trabajo que hacíamos, que tenía un componente de modelación numérica y otra de medición, las imágenes satelitales para tener una visión global de todo el río y ver qué pasaba con los sedimentos y la turbidez, y con algunos parámetros de calidad como el de las algas, porque cuando vos querés medir uno, tenés que medir el otro.
La iniciativa Freplata fue un antecedente importante, pero que no consolidó la utilización de imágenes satelitales, en parte porque los satélites del momento no tenían la misma tecnología que ahora”, explicó.
Volviendo al proyecto denominado “Teledetección de floraciones algales y sedimentos en el Río de la Plata”, Pedocchi señaló que parte del trabajo del equipo estuvo centrado en entender con detalle cuáles eran los procesos que afectaban la medida del satélite, ya que la imagen obtenida por el mismo se ve afectada en un 70% por los aerosoles presentes en la atmósfera.
“Había que estudiar los problemas que tenés cuando dependés de un satélite que está fuera de la atmósfera, y que la foto que saca, por decirlo de una manera sencilla, está afectada por todos los aerosoles que están en la atmósfera, porque solo el 30% de la señal que recibe el satélite es lo que está saliendo del mar. Y también tenés los procesos que pasan cuando la luz entra en la columna del agua, tiene interacción con las sustancias, y luego sale del agua y viaja de vuelta por la atmósfera hasta llegar nuevamente al satélite.
Entonces decidimos que nuestro foco iba a estar en cómo corregir el efecto de la atmósfera en las imágenes, un tema en el que hay muchísimo trabajo de investigación en el mundo, pero no específicamente en el Río de la Plata, que tiene además la peculiaridad de la turbidez de su agua”, expresó.
El experto especificó cuáles son los parámetros que se miden con la teledetección y agregó que se analizan señales que determinan las concentraciones que hay en el agua de sedimento, de fitoplancton y de la llamada materia orgánica coloreada disuelta, cuyo nombre técnico es CDOM.
“Los sedimentos que están en suspensión en el Río de la Plata son sedimentos finos, y por eso, por más que no haya olas ni corrientes, el agua está marrón. También está la parte biológica, y en ese sentido, lo que más nos preocupa es la clorofila, porque hay otros pigmentos, pero nosotros nos enfocamos en la clorofila-a, y también está la materia coloreada disuelta. Son esas cuatro cosas, el agua, los sedimentos, el color y la clorofila, eso es lo que se combina y lo que se puede medir con el satélite.
Y aquí aclaro algo: las imágenes del satélite representan varias bandas, porque las imágenes a color son combinación de tres bandas de color, como es la televisión. Pero los satélites miden otra cantidad de bandas, de radiación, que el ojo humano no ve, pero que son importantes. Por eso, cuando uno habla de una imagen satelital, no está hablando de una imagen color, sino que hay bastante información para analizar, y con esos datos se puede conocer, por los colores y la combinación de bandas, qué concentración había en el agua de sedimentos, clorofila-a, y materia coloreada disuelta”, detalló.
Trabajo de campo
Una ventaja muy importante con la que contaba el equipo del Imfia fue la experiencia obtenida en otro proyecto de monitoreo que comenzó en 2014 y que consistió en brindar asesoramiento a la UTE para la gestión ambiental de la central térmica de Punta del Tigre. Si bien el asesoramiento está gestionado por la Facultad de Ingeniería, el equipo está integrado también por investigadores de la Facultad de Ciencias.
Por este trabajo, es que los investigadores cuentan con equipos ya instalados en el fondo del río para la realización de mediciones específicas.
“Nosotros venimos de la medición en campo, no trabajábamos en la teledetección, pero el proyecto con UTE nos permitió estar midiendo en el río. Ahí incorporamos algo muy importante que es medir la reflectancia, la luz que ves que sale de la superficie del agua con sensores a nivel del mar. Tenemos un espectrorradiómetro que mide las radiaciones electromagnéticas de luz que tenemos a nivel del mar. Eso mismo es lo que ve el satélite, pero a través de toda la atmósfera. Entonces lo que hicimos fue medir lo mismo que mide el satélite, en la misma hora en que pasaba el satélite, pero en la superficie del mar. Ahí pudimos validar cuán bien estaban funcionando los algoritmos que uno tiene para remover el efecto de la atmósfera”, agregó Pedocchi.
Por su parte, Fernanda Maciel, ingeniera civil y también docente del Imfia, contó a SobreCiencia que está realizando su doctorado en el marco de este proyecto de teledetección, financiado para su ejecución a través del Fondo María Viñas de la ANII, y con el apoyo de la CSIC para la compra de equipamiento para completar las mediciones en el agua.
Maciel agregó que el trabajo de campo fue muy desafiante, ya que se tomaron datos específicos del río desde principios de 2018 hasta marzo de este año.
“Logramos obtener datos suficientes, pudimos cubrir distintas condiciones ambientales que necesitábamos, distintos escenarios con distintos valores. Hicimos una licitación con empresas que prestan servicios de embarcación y buceo. Nosotros nos embarcamos e hicimos todo el trabajo de muestreo, ellos manejaban los botes y hacían buceo cuando era necesario, ya que contamos con equipos instalados en el fondo del río en la zona de Punta del Tigre”, dijo.
“El resultado principal de este proyecto fue haber potenciado la herramienta que está calibrada y validada con los datos de campo. Esto nos permitió generar una web donde están disponibles mapas cuantitativos de sedimentos en suspensión y de floraciones algales (fing.edu.uy/imfia/mapa).
Esta herramienta es muy importante para el monitoreo porque las imágenes satelitales están disponibles de forma gratuita, lo que permite disminuir costos comparado con lo que sería una investigación completa en el río.
Si bien es verdad que las imágenes no las tenés todos los días (porque el satélite pasa una vez por semana por esta parte del planeta), es una forma muy rápida de ver ‘espacialmente’ lo que está sucediendo en el momento. Creo que para el monitoreo y una mejor gestión del río, es una herramienta fundamental”, expresó.
Otro aspecto importante que destacó Maciel es que estas mismas técnicas pueden ser aplicadas en monitoreos realizados por drones, que lleven cámaras con tecnología similar a la de un satélite, a un nivel más cercano al río.
“Desde la parte científica espero seguir trabajando multidisciplinariamente con biólogos, para poder estudiar un poco más cómo surgen estos fenómenos, cuáles son las dinámicas y cómo se comportan en el río. Y también que sirvan como herramientas para calibrar y validar modelos numéricos de las aguas, que tendrían muchos posibles usos, de pronóstico, por ejemplo”, reflexionó la científica.
Por su parte, Francisco Pedocchi consideró que aún es pronto para hablar de un uso predictivo y subrayó que justamente por eso, el foco de la investigación está puesto en detectar niveles bajos de clorofila.
“Si podemos hacer eso, podemos predecir que van a aumentar los niveles. Porque la gente se impacta cuando el agua está toda verde, cuando ya hay una floración, pero mucho antes de llegar a eso, ya hay niveles elevados. Y lo otro que nos motivó para este trabajo es el poder entender por qué hay años que hay floraciones y años que no hay. Porque sabemos, por el proyecto realizado para UTE, que en el Río de la Plata siempre hay suficientes nutrientes, ya que los niveles de fósforo y nitrógeno parecen ser siempre muy altos. Puede haber detalles de cómo se encuentran o de la disponibilidad de esos nutrientes, pero parecería que no es lo que en principio está limitando el crecimiento de las algas. Sabemos también que hay otras variables que influyen, como la temperatura del agua dulce y del océano, y la salinidad. Entonces, el objetivo que estamos buscando es entender qué otra parte de este puzle nos está faltando, y para poder ir en esa dirección, es que necesitamos detectar estos niveles más bajos de clorofila que queríamos encontrar con las imágenes digitales”, dijo el experto.
Además de Pedocchi y Maciel, en el proyecto participaron los investigadores del Imfia Rodrigo Mosquera, Gonzalo Rodríguez, Mónica Fossati y Pablo Santoro, y participaron además Lucía Ponce de León y Matías González, así como Pablo Musé, del Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería. El grupo estaba integrado también por Sylvia Bonilla y Signe Haakonsson, de la Sección Limnología de la Facultad de Ciencias.
Alexandra Perrone
FOTO: Parados atrás de izquierda a derecha: Javier Mignone, (propietario de la lancha); Francisco Pedocchi; Lucia Ponce de León. Adelante de izquierda a derecha: Matías Gonzalez, Mauro Libovich, Fernanda Maciel, Rodrigo Mosquera
*Este artículo salió en la sección SobreCiencia de la revista Caras y Caretas del viernes 11/12/20
