Optische Wasserart-geleitete Methode zur Schätzung optischer Wasserqualitätsparameter

Derzeit basieren Wasserüberwachungsprogramme hauptsächlich auf in situ-Messungen; jedoch ist dieser Ansatz zeitaufwendig, teuer und spiegelt möglicherweise nicht den Zustand des gesamten Gewässers wider. Die Verfügbarkeit von kostenlosen Daten des Multispectral Imager (MSI) und des Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) mit hoher spektraler, räumlicher und zeitlicher Auflösung hat das Potenzial erhöht, Fernerkundungstechniken in Überwachungsprogramme zu integrieren, was zu einer Verbesserung der Qualität der Wasserüberwachung führt. Diese Studie stellte einen optischen Wasserart-geleiteten Ansatz für boreale Binnen- und Küstengewässer vor, um optische Wasserqualitätsparameter zu schätzen, wie die Konzentration von Chlorophyll-a (Chl-a) und der Gesamtmenge an Schwebstoffen (TSM), den Absorptionskoeffizienten von gefärbtem gelöstem organischem Material bei einer Wellenlänge von 442 nm (aCDOM(442)) und die Secchi-Scheibentiefe aus hyperspektralen OLCI- und MSI-Reflexionsdaten. Diese Studie basierte auf Daten von 51 estnischen und finnischen Seen und dem Küstenbereich der Ostsee, die insgesamt in 415 in situ-Messstationen verwendet wurden und ein breites Spektrum an optischen Wasserqualitätsparametern abdeckten (Chl-a: 0,5–215,2 mg·m−3; TSM: 0,6–46,0 mg·L−1; aCDOM(442): 0,4–43,7 m−1; und Secchi-Scheibentiefe: 0,2–12,2 m). Zur Rückgewinnung optischer Wasserqualitätsparameter aus Reflexionsspektren testeten wir 132 empirische Algorithmen. Die Studienergebnisse beschreiben den besten Algorithmus für jede optische Wasserart für jeden spektralen Bereich und für jeden optischen Wasserqualitätsparameter. Die Korrelation lag hoch, von 0,87 bis 0,93, zwischen den in situ gemessenen optischen Wasserqualitätsparametern und den durch den optischen Wasserart-geleiteten Ansatz vorhergesagten Parametern.