1. Universidad Nacional del Altiplano-Puno
Por: Walter Elias Cabana Mónzon
Programa de doctorado en ciencia tecnología y medio ambiente
Proyecto: Evaluar el potencial de las imágenes térmicas de landsat 9 para localizar descarga de
agua subterránea al mar en la costa de Perú
2. INTRODUCCI
ÓN
PLANTEAMIENTO
DEL PROBEMA
METODOLOGÍA
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
OP VARIABLES
Descarga de aguas subterráneas al mar
La descarga de agua subterránea al mar (SGD por sus ciclas en inglés), se define ampliamente como
cualquier flujo de agua a través del lecho marino de tierra a mar. La SGD abarca varios componentes del
flujo subsuperficial (fig. 1)
Luijendijk et al. (2020) indican que el flujo de agua subterránea dulce puede proporcionar importantes
aportes de nutrientes y solutos a los océanos. Sin embargo, no se ha cuantificado sistemáticamente el
grado en que los parámetros hidrogeológicos controlan el flujo de agua subterránea hacia los océanos
del mundo, por lo que su localización, cuantificación y caracterización toma importancia.
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
Figura 1. Interrelación del agua del mar y el agua subterránea del continente (GREENPEACE España, 2015)
3. INTRODUCCI
ÓN
PLANTEAMIENTO
DEL PROBEMA
METODOLOGÍA
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
OP VARIABLES
Sensor de infrarrojos Térmico 2 (TIRS-2) Landsat 9
El sensor de infrarrojos térmico 2 (TIRS-2) mide la temperatura de la superficie terrestre en dos bandas
térmicas con una nueva tecnología que aplica la física cuántica para detectar el calor (USGS, 2021).
Para este caso de estudio el sensor de infrarrojos térmico 2 (TIRS-2) se aplicará para detectar variación
de temperatura en la costa de Perú, lo cual permitirá localizar descarga de agua subterránea al océano
Pacifico.
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
Figura 2. Lanzamiento del Satélite Landsat 9 (27 de septiembre de 2021)
5. INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIEN
TO DEL
PROBEMA
METODOLOGÍA
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
OP VARIABLES
La SGD juega un papel importante en los ciclos biogeoquímicos globales y la calidad del agua costera.
Además de transportar los elementos disueltos de la tierra al mar, el SGD fresco forma una barrera
natural contra la salinización de los acuíferos costeros, por lo que su localización y cuantificación son
esenciales para comprender los efectos de la SGD en las áreas costeras (Zhou et al., 2019).
Actualmente en Latinoamérica se tiene poca información en relación a la localización de la SGD con
imágenes térmicas, por lo que es necesario investigar más en esta temática, ya que el conocimiento
respecto a la localización de las SGDs en zonas costeras permitirá tomas de decisión acorde a la
necesidad de cada país.
Por lo expuesto se plantea las siguientes interrogantes.
¿Permitirán las Imágenes térmicas de landsat 9 una evaluación de la SGD a escala regional en la costa de
Perú?
¿Los factores como la nubosidad, época de año y resolución espacial serán una limitante para localizar
SGD?
¿Permitirán las medidas estadísticas eliminar ruido de las imágenes e incrementar la probabilidad de
localizar SGD?
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HG: Las imágenes terminas de Landsat 9 facilitaran una evaluación de la SGD a escala regional en la
costa de Perú.
HE1: Los factores que limitarán la localización de la SGD serán la nubosidad, época de año y resolución
espacial.
HE2: Las medidas estadísticas de rango y desviación estándar aplicadas a las imágenes, permitirán
eliminar ruido e incrementar la probabilidad de localizar SGD.
HE3: Mas del 50 % de las SGD localizadas son originarios de acuíferos kársticos.
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
6. INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO
DEL PROBEMA
METODOLOGÍA
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
OP VARIABLES
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
Localizar y cuantificar SGD en la costa de
Perú con las imágenes térmicas de landsat 9.
Aplicar las medidas estadísticas a las imágenes
para eliminar ruido e incrementar la
probabilidad de localizar SGD.
Vincular las potenciales SGD con características
Hidrogeológicas de la zona costera.
Objetivo General: Evaluar el potencial de las imágenes térmicas de landsat 9 (TIRS-2)
para una evaluación a escala regional de la SGD en la costa de Perú.
Objetivos Específicos:
7. INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO
DEL PROBEMA
METODOLOGÍ
A
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
OP VARIABLES
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
LANDSAT 9
TIRS (Banda 10 y 11)
Temperatura de brillo en
Celsius
Temperatura de superficie
de Mar (SST)
Cálculo de temperatura de brillo en Celsius
Cálculo de las medidas estadísticas
Media (Ecuación 1)
x=
∑𝑋𝑖
𝑛
=
𝑋1+𝑋2+𝑋3+𝑋4+𝑋5+𝑋𝑛
𝑛
Mínimo (Ecuación 2)
n = (X1,……………,Xn )
Máximo (Ecuación 3)
n = (X1,……………,Xn )
Rango(Ecuación 4)
R= Xn - X1
min=X1 Max= Xn
Desviación estándar(Ecuación 5)
Sx =
∑ 𝑋𝑖−𝑋 2
𝑛−1
8. INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO
DEL PROBEMA
METODOLOGÍ
A
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
OP VARIABLES
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
Superposion de
capas
Puntos SGD
localizados
Plataforma
de Argis
Capa layer
unidades
hidrogeologicas
identificacion de
unidades
hidrogeologicas
Contextualizacion
higrogeologica
Fichas
ACA
Contextualización hidrogeológica de las SGD localizadas
Media
"n" imágenes
Ordenados
(Min......Max) Calculadora
Raster
"Argis"
Ecuacion 1
Calculadora
Raster
"Argis"
Rango
Desviación
estandar
Eacuaciones
4-5
9. INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO
DEL PROBEMA
METODOLOGÍA
RESULTADOS
Y
DISCUSIONES
OP VARIABLES
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
Escena 1 Datos
Torre Badum
Coordenadas UTM:
276269.12 m E, 4466961.97 m N
Unidad Hidrogeológica:
Maestrazgo Oriental
Provincia: Castellón
Comentario:
Medidas estadísticas obtenidas a
partir de 14 imágenes.
Medidas estadísticas resultantes de rango y desviación estándar oscilan de 12 a 15.8°C y de
3.6 a 4.7°C respectivamente. La dispersión de datos es de 3.8 y 1.1°C para ambos casos.
Respecto a la temperatura media se obtuvo valores que oscilan de 23 a 24°C, el cual es
similar a los valores obtenidos por (Antón-Pacheco, et al., 2007) que oscila de 18 a 24°C. El
caudal de descarga varía según la temporada en el rango de (72-190)*103 m3 d-1 (Mejías, et
al., 2012). La localización comprende a un acuífero kárstico costero que se extiende
ampliamente hacia el interior en el norte de la provincia de Castellón (Mejías, et al., 2008).
10. INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO
DEL PROBEMA
METODOLOGÍA
RESULTADOS
Y
DISCUSIONES
OP VARIABLES
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
Escena 1 Datos
Peñíscola
Coordenadas UTM:
279200.71 m E, 4470350.74 m N
Unidad Hidrogeológica:
Maestrazgo Oriental
Provincia: Castellón
Comentario:
Medidas estadísticas obtenidas a
partir de 14 imágenes.
Medidas estadísticas resultantes de rango y desviación estándar oscilan de 15.6 a 15.9°C y de
4.8 a 5°C respectivamente. La dispersión de datos es de 0.3°C para ambos casos. Respecto a
la temperatura media se obtuvo valores que oscilan de 18 a 20°C, el cual difiere de los
valores obtenidos por (Antón-Pacheco, et al., 2007) que oscila de 23 a 24°C. El caudal de
descarga varía según la temporada en el rango de (72-190)*103 m3 d-1 (Mejías, et al., 2012).
La localización comprende a un acuífero kárstico costero que se extiende ampliamente hacia
el interior en el norte de la provincia de Castellón (Mejías, et al., 2008).
11. INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO
DEL PROBEMA
METODOLOGÍA
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
OP
VARIABLES
OBJETIVOS
AREA DE ESTUDIO
VARIABLE DEFINICION CONCEPTUAL DIMENSIONES INDICADORES ITEM
Descarga de agua
subterránea al mar
(SGD)
La descarga de agua subterránea al mar (SGD por sus ciclas en
inglés), se define ampliamente como cualquier flujo de agua a
través del lecho marino de tierra a mar y abarca varios
componentes del flujo subsuperficial, incluyendo agua dulce
terrestre y agua de mar recirculada.
SGD puntual Acuífero kárstico
SGD m3/s
SGD difuso Acuífero Poroso
SGD m3/s
Numero de Imágenes
térmicas TIRS-2
(Landsat 9)
La imagen térmica es el proceso de usar la temperatura de la
superficie de mar capturada por el sensor TRIS-2 para producir
una imagen en la cual se identifique la SGD.
Radiancia Intensidad de energía
radiada por unidad de
superficie en
W•sr−1•m−2•nm−1
Reflectancia % de Reflectancia por
longitud de onda
Nubosidad en la
atmósfera
La nubosidad es la fracción de cielo cubierto con nubes, en un
lugar en particular
Cristales de nieve en la
nube
% de Cristales de nieve
en la nube
Gotas de agua en la
nube
% de Gotas de agua en
la nube
Resolución de las
imágenes térmicas
Es la resolución espacial del tamaño de un píxel en el suelo. Un
píxel es el “punto” más pequeño que compone una imagen
satelital y básicamente determina cuán detallada es.
Resolución espacial de
15 m
Resolución espacial de
15 m
Época del año Son cada uno de los periodos de tiempo en que se divide el
año, con una duración mayor que los meses, caracterizados
por el comportamiento típico de alguna variable
meteorológica.
Primavera Temperatura, viento,
precipitación
Verano Temperatura, viento,
precipitación
Otoño Temperatura, viento,
precipitación
Invierno Temperatura, viento,
precipitación
