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Planta de celulosa de UPM Evaluación de Clorofila-a a partir de Landsat 7 ETM+ para una planta de celulosa proyectada sobre el Río Negro en Paso de los Toros Informe elaborado para: Blanvira S.A. Avenida Italia 7519, Piso 2 Montevideo, Uruguay Informe elaborado por: ECOMETRIX INCORPORATED www.ecometrix.ca Mississauga, ON Ref. 18-2423 1 marzo 2019

http://www.ecometrix.ca/

Planta de celulosa de UPM Evaluación de Clorofila-a a partir de Landsat 7 ETM+ para una planta de celulosa proyectada sobre el Río Negro en Paso de los Toros

Nicholas Edmunds, M.Sc.

Dr. Michael White

Bruce T. Rodgers, M.Sc., P.Eng.

© Copyright 2018

EVALUACIÓN DE CLOROFILA-A A PARTIR DE LANDSAT 7 ETM+ Índice

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 i

ÍNDICE

Página

1.0 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1.1

1.1 Evaluación de Clorofila-a usando imágenes Landsat 7 .......................................... 1.1

2.0 METODOLOGÍ A ..................................................................................................... 2.1

2.1 Selección de imágenes .......................................................................................... 2.1

2.2 Preprocesamiento de imágenes ............................................................................ 2.2

2.3 Índices de bandas para estimación de Clorofila-a .................................................. 2.3

2.4 Construcción del algoritmo λG/λR para la estimación de Clorofila-a ...................... 2.4

2.5 Procesamiento final de imágenes .......................................................................... 2.6

3.0 RESULTADOS ......................................................................................................... 3.1

3.1 Mapas de Clorofila-a y comparación con las imágenes ‘en color real’ ................... 3.1

3.2 Caracterización de los ‘focos críticos’ de Clorofila-a en Baygorria ....................... 3.30

3.2.1 Resumen y hallazgos clave .................................................................... 3.34

3.3 Determinación de un valor de Clorofila-a en las floraciones visibles .................... 3.34

3.3.1 Valor umbral para una floración visible ................................................... 3.34

3.3.2 Valor promedio para una floración visible en las imágenes ‘en color real’…… .............................................................................................................. 3.36


3.4 Variación en la ocurrencia de floraciones en las secciones del embalse ............. 3.38


3.5 Evaluación de la frecuencia anual de floraciones................................................. 3.44


4.0 RESUMEN Y CONCLUSIÓN ................................................................................... 4.1

5.0 REFERENCIAS ........................................................................................................ 5.1

Apéndice A Imágenes s ate litales ‘en color real’ ........................................................ A.1

Apéndice B Mapas de concentración de Clorofila-a adic ionales para la s ecc ión

s uroes te de l Embals e de Baygorria us ados en la Secc ión 3.5 ................................... B.25


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 ii

LISTA DE TABLAS

Tabla 1-1: Bandas disponibles y sus usos en el satélite Landsat 7 ETM+ ......................... 1.1 Tabla 2-1: Imágenes satelitales utilizadas en este análisis. NW – Brazo noroeste, SW – Brazo suroeste, CHAN – Canal principal, NE – Brazo noreste, NC – Brazo norcentral, SE – Brazo sureste, LAG – Lagunas ......................................................................................... 2.1 Tabla 2-2: Imágenes Landsat 7 ETM+ de 2005 a 2016 utilizadas para el algoritmo .......... 2.5 Tabla 3-1: Concentraciones máximas de Clorofila-a en escenas con floraciones en color real .................................................................................................................................. 3.35 Tabla 3-2: Concentraciones máximas de Clorofila-a en escenas sin floraciones en color real .................................................................................................................................. 3.35 Tabla 3-3: Valores promedio de concentración de Clorofila-a por sección del embalse .. 3.36 Tabla 3-4: Concentración promedio de Clorofila-a en el Embalse de Baygorria .............. 3.37 Tabla 3-5: Similitud (R2) de cada sección del embalse con el Embalse de Baygorria en su totalidad .......................................................................................................................... 3.38 Tabla 3-6: Imágenes adicionales utilizadas para evaluar el período de frecuencia de floraciones ...................................................................................................................... 3.44

LISTA DE FIGURAS

Figura 1-1: Imagen Landsat 7 (ETM+) ‘en color real’ del Embalse de Baygorria, 27 de febrero de 2011 ................................................................................................................. 1.2 Figura 2-1: Áreas del Embalse de Baygorria donde se evaluó la ocurrencia de floraciones.......................................................................................................................................... 2.2 Figura 2-2: Algoritmo para la calibración de Clorofila-a ajustado con una función polinómica.......................................................................................................................................... 2.5 Figura 2-3: Polígonos usados para seccionar el Embalse de Baygorria ............................ 2.6 Figura 3-1: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2010-01-23 .................................. 3.7 Figura 3-2: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2010-04-29 .................................. 3.8 Figura 3-3: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2010-12-25 .................................. 3.9 Figura 3 4: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2011-02-27 ................................ 3.10 Figura 3 5: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2011-03-15 ................................ 3.11 Figura 3-6: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2011-11-10 ................................ 3.12 Figura 3 7: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2012-02-14 ................................ 3.13 Figura 3 8: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2012-02-14 ................................ 3.14 Figura 3 9: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2012-04-18 ................................ 3.15 Figura 3 10: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2012-05-04 .............................. 3.16 Figura 3 11: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2012-11-28 .............................. 3.17 Figura 3-12: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2013-01-31 .............................. 3.18 Figura 3 13: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2014-01-18 .............................. 3.19 Figura 3 14: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2014-03-23 .............................. 3.20 Figura 3 15: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2014-04-24 .............................. 3.21 Figura 3 16: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2014-08-14 ............................. 3.22 Figura 3 17: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2014-12-04 .............................. 3.23 Figura 3 18: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2015-01-05 .............................. 3.24 Figura 3 19: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2015-02-22 .............................. 3.25 Figura 3 20: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2015-09-18 .............................. 3.26


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 iii

Figura 3 21: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2018-02-14 .............................. 3.27 Figura 3 22: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2018-04-19 .............................. 3.28 Figura 3 23: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2018-10-28 .............................. 3.29 Figura 3 24: Concentraciones promedio de Clorofila-a en 15 imágenes .......................... 3.32 Figura 3 25: Concentraciones promedio de Clorofila-a en las imágenes de verano ........ 3.33 Figura 3 26: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo noroeste ......................... 3.39 Figura 3-27: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo suroeste ......................... 3.40 Figura 3 28: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo norcentral ....................... 3.40 Figura 3 29: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo noreste ........................... 3.41 Figura 3 30: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo sureste ........................... 3.42 Figura 3 31: Concentración promedio de Clorofila-a de las lagunas ................................ 3.42 Figura 3 32: Concentración promedio de Clorofila-a del canal principal .......................... 3.43 Figura 3 33: Predicciones del modelo, mediciones de campo y resultados de las imágenes Landsat para las concentraciones de Clorofila-a en el brazo suroeste de 2008 a 2017 .. 3.45

EVALUACIÓN DE CLOROFILA-A A PARTIR DE LANDSAT 7 ETM+ Introducción

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 1.1

1.0 INTRODUCCIÓN

1.1 Evaluación de Clorofila-a usando imágenes Landsat 7

Las floraciones de algas son comunes en muchas partes del mundo (OMS, 2003). En un

informe anterior, ‘Apéndice G de la evaluación de la calidad del agua y el impacto de los

efluentes para una planta de celulosa proyectada sobre el Río Negro en Paso de los

Toros’, las imágenes satelitales confirmaron que la frecuencia de las floraciones de algas

superficiales en el Embalse de Baygorria, Uruguay, aumentaron en los últimos 20 años. El

informe también determinó que las imágenes satelitales más adecuadas para usar en el

análisis espacial de algas en el Embalse de Baygorria son captadas por el satélite Landsat

mediante el sensor óptico Landsat 7 ETM+. Estas imágenes son proporcionadas a una

resolución espacial con píxel de 30 m, incluyen las bandas de onda del sensor adecuadas

y están disponibles durante un período de tiempo relativamente largo (1999-presente)

(Tabla 1-1). Además, las imágenes Landsat 7 están disponibles de forma gratuita en el

Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS, 2018), lo que reduce las barreras

económicas para la verificación por terceros de la metodología y los resultados.

Tabla 1-1: Bandas disponibles y sus usos en el satélite Landsat 7 ETM+

La Figura 1-1 representa una imagen ’en color real’ de una floración de algas en el

Embalse de Baygorria y demuestra la excelente visibilidad de las floraciones de algas

superficiales que se genera mediante el satélite Landsat 7 ETM+. Asimismo, el uso de

combinaciones de las diferentes bandas espectrales monocromáticas e infrarrojas que

registra el sensor Landsat ETM+ proporciona información que puede usarse para estimar

las concentraciones de Clorofila-a en ausencia de floraciones de algas superficiales. El

uso de la serie Landsat de satélites para estimar las concentraciones de Clorofila-a en

cuerpos de agua está bien documentado y se logra determinando la combinación de

bandas espectrales que conduce a una relación de regresión óptima con las

concentraciones de Clorofila-a in-situ. Dicho análisis se llevó a cabo en la cercana Salto

Grande, al noroeste del Embalse de Baygorria a lo largo de la frontera con Argentina

(Drozd et al., 2014).

Band Wavelength (μm) Useful for mapping

Band 1 - Blue 0.45 - 0.52 Bathymetric mapping, distinguishing soil from vegetation

Band 2 - Green 0.52 - 0.60 Emphasizes peak vegetation

Band 3 - Red 0.63 - 0.69 Discriminates vegetation slopes

Band 4 - Near Infrared 0.77 - 0.90 Emphasizes biomass content and shorelines

Band 5 - Short-wave Infrared 1.55 - 1.75 Discriminates moisture content of soil and vegetation

Band 6 - Thermal Infrared 10.40 - 12.50 Thermal mapping and estimated soil moisture

Band 7 - Short-wave Infrared 2.09 - 2.35 Hydrothermally altered rocks

Band 8 - Panchromatic 0.52 - 0.90 15 meter resolution, sharper image definition


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a) imagen en color real que ilustra el canal principal y tres brazos norte; b) imagen en color real que ilustra el canal principal próximo a la salida.

Floraciones de algas visibles definidas por manchas verdes.

Figura 1-1: Imagen Landsat 7 (ETM+) ‘en color real’ del Embalse de Baygorria, 27 de febrero

de 2011

Los análisis presentados en este informe se basan en el conocimiento adquirido a través

de la evaluación de floraciones superficiales en imágenes en color real mediante el uso de

la firma espectral de la Clorofila-a para estimar la concentración real de Clorofila-a en el

Embalse de Baygorria. Los objetivos principales de los análisis presentados en este

informe son:


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 1.3

1) Elaborar mapas de Clorofila-a durante episodios de floraciones de algas usando

índices de bandas espectrales;

2) Identificar las ubicaciones de ‘focos críticos’ de Clorofila-a en el Embalse de

Baygorria;

3) Determinar un valor de Clorofila-a que esté asociado a la ocurrencia de una

floración visible (en las imágenes satelitales ‘en color real’);

4) Examinar la variación en la concentración de Clorofila-a para cada sección de la

cuenca en comparación con el Embalse de Baygorria en su totalidad, a fin de

dilucidar cualquier independencia o variación en la floración que pueda existir; y,

5) Relacionar los datos Landsat con el Modelo de Calidad del Agua para evaluar la

frecuencia anual de floraciones prevista.

EVALUACIÓN DE CLOROFILA-A A PARTIR DE LANDSAT 7 ETM+ Metodología

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 2.1

2.0 METODOLOGÍ A

Las imágenes Landsat 7 están disponibles de forma gratuita en el portal en línea del

USGS, a través del sitio web GloVis: https://glovis.usgs.gov/app/. Las imágenes de interés

se pueden descargar en ‘Color Natural’, Imágenes Térmicas, ‘Imágenes de Calidad’,

Imágenes Georreferenciadas, o como Productos de Datos GeoTIFF Nivel-1. A los efectos

de este análisis, se obtuvieron archivos de datos GeoTIFF para todas las imágenes de

interés. GeoTIFF es un formato comprimido que contiene imágenes georreferenciadas

(sistema de proyección WGS 84 UTM 21N) y datos de cada una de las bandas espectrales

Landsat 7 ETM+ (Tabla 1-1). Específicamente, el archivo de texto “.MTL” dentro del

paquete GeoTIFF contiene toda la información necesaria para calibrar y utilizar

correctamente las numerosas bandas espectrales proporcionadas por el satélite Landsat 7

ETM+.

2.1 Selección de imágenes

El foco principal de este análisis fue caracterizar los eventos de floraciones de algas en el

Embalse de Baygorria. Como tal, la mayoría de las imágenes se seleccionaron en función

de si una floración visible era identificable en las imágenes ‘en color real’. Se seleccionó

un total de 23 imágenes de 2010 a 2018, incluyendo 18 imágenes con floraciones de algas

visibles, y 5 imágenes que muestran escaso o ningún crecimiento de algas en el embalse.

La Tabla 2-1 presenta el desglose de las imágenes por año, mes, si se identificó o no una

floración y, en el caso de haber identificado una floración, en qué cuenca ocurrió la

floración. La Figura 2.2 resume el seccionamiento de las cuencas en el Embalse de

Baygorria, como se describe en la Tabla 2-1.

Tabla 2-1: Imágenes satelitales utilizadas en este análisis. NW – Brazo noroeste, SW – Brazo suroeste, CHAN – Canal principal, NE – Brazo noreste, NC – Brazo norcentral, SE – Brazo

sureste, LAG – Lagunas

Fecha Floración identificada (S o N)

Ubicación de la floración

2010-01-23 S NW,SW,CHAN

2010-04-29 S NW,SW,CHAN,NC,SE,LAG

2010-12-25 S NW,SW,CHAN

2011-02-27 S NW,SW,CHAN,NC,NE

2011-03-15 S NW,NC,NE

2011-11-10 N NINGUNA

2012-02-14 S NW,SW



2012-05-04 S NW,SE,LAG

2012-11-28 S NW,NC,NE,SW,CHAN,LAG

2012-01-31 S NW,SW,CHAN,NC,SE


2014-03-23 S NW,NC

2014-04-24 S NW,SW,NC,NE,SE, CHAN, LAG

https://glovis.usgs.gov/app/


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Fecha Floración identificada (S o N)

Ubicación de la floración


2014-12-04 S NW,SW

2015-01-05 S NW

2015-02-22 S NW,SW,NE,CHAN,SE,LAG


2018-02-14 S NC

2018-04-19 S SW,CHAN,SE


Figura 2-1: Áreas del Embalse de Baygorria donde se evaluó la ocurrencia de floraciones

2.2 Preprocesamiento de imágenes

Las imágenes Landsat primero deben corregirse para tener en cuenta los efectos

atmosféricos y radiométricos antes de examinar las bandas espectrales con el fin de

cuantificar la Clorofila-a. Esto es para considerar el hecho de que la radiación de la

superficie de la tierra experimenta una interacción atmosférica mientras viaja a través de la

atmósfera hacia el sensor del satélite, mediante la dispersión y absorción por gases y

aerosoles (Hadjimitsis et al., 2010, Song et al., 2001). Una corrección de este tipo es

especialmente importante cuando se examinan objetos que no son brillantes o

inherentemente reflectantes, como la vegetación, y cuando se examinan patrones a través

de imágenes en grandes escalas espaciales y temporales (Hadjimitsis et al., 2010).

En la presente aplicación, el primer paso del preprocesamiento de imágenes fue corregir

para tener en cuenta los efectos atmosféricos. Esto se realizó mediante el Módulo de


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 2.3

Corrección Atmosférica Rápida (QUAC, por sus siglas en inglés) de ENVI 5.1. Este método

utiliza información dentro de la escena para cada banda espectral (los espectros de píxeles

observados) y no requiere información adicional suplementaria que se mide in situ (ITT,

2009). El proceso de corrección QUAC crea una imagen de reflectancia superficial

recuperada para cada banda espectral.

Las imágenes corregidas mediante QUAC se ajustaron luego a la Reflectancia en el Techo

de la Atmósfera (TOA, por sus siglas en inglés) utilizando la ecuación suministrada por

USGS (USGS, 2018):

donde: ρλ

': Reflectancia planetaria TOA, sin corrección por ángulo solar. Mρ: Factor de reescalamiento multiplicativo específico por banda obtenido de los metadatos (en el archivo .MTL).

Qcal: Valores de los píxeles de la imagen

Aρ: Factor de reescalamiento aditivo específico por banda obtenido de los metadatos

(en el archivo .MTL).

La reflectancia planetaria TOA luego se corrige según el ángulo del sol mediante la

ecuación suministrada por USGS (USGS, 2018):

donde:

ρλ: Reflectancia planetaria TOA

θ: Ángulo local de elevación del sol (en el archivo .MTL)

Todas las ecuaciones usadas para corregir las bandas de las imágenes Landsat 7 ETM+

según la Reflectancia TOA se ejecutaron en ArcGIS utilizando la Calculadora Ráster del

paquete Spatial Analyst.

2.3 Índices de bandas para estimación de Clorofila-a

Los índices de bandas espectrales óptimos usados para la estimación de las

concentraciones de Clorofila-a varían dependiendo de la región geográfica, el tipo de

cuerpo de agua, y la presencia de residuos orgánicos, sólidos disueltos y sólidos

suspendidos en un determinado cuerpo de agua. Algunas de las longitudes de onda más

comunes utilizadas para la estimación de Clorofila-a son las bandas verde (λG; 0.52-0.60

µm), roja (λR; 0.63-0.69 µm) e infrarroja cercana (λNIR; 0.77-0.90 µm) (Gholizadeh et al.,

2016). Estas bandas cubren el espectro de la reflectancia pico (0.55 y 0.70 µm) y de

absorción (0.67 µm) de la Clorofila-a. En un estudio implementado conjuntamente por la

Comisión Administradora del Río Uruguay (CARU) y la Comisión Técnica Mixta de Salto


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 2.4

Grande (CTM) se utilizaron combinaciones de estas bandas. Los índices λG/λR, λNIR/λR y

(λG-λR+λNIR)/ (λG+λR+λNIR) se utilizaron para estimar las concentraciones de Clorofila-a

en Salto Grande sobre el Río Uruguay (Drozd et al., 2014).

Para el presente estudio, se utilizó el índice λG/λR como se utiliza habitualmente para

aplicaciones similares (Allan et al., 2007; Turner, 2010; Thi Thu Ha et al., 2017); el mismo

abarca los picos de reflectancia y absorción de la Clorofila-a, de 670 µm y 550 µm

respectivamente (Gholizadeh et al., 2016). Asimismo, se encontró que las bandas anchas

roja y NIR usadas por los sensores Landsat ETM+ pueden no proporcionar un índice

adecuado para la estimación de Clorofila-a (Turner, 2010; Thi Thu Ha et al., 2017).

La Calculadora Ráster del paquete Spatial Analyst de ArcGIS se utilizó para obtener un

índice entre las bandas verde y roja atmosféricamente corregidas (λG/λR). Cualquier valor

de píxel negativo obtenido como resultado de esta función se estableció en cero (0). Las

imágenes y los valores de píxel resultantes de este índice se utilizaron en todos los análisis

posteriores.

2.4 Construcción del algoritmo λG/λR para la estimación de Clorofila-a

Para estimar las concentraciones de Clorofila-a, los datos pixelados se calibraron con

datos de campo in situ usando una relación predictiva derivada. Los datos de campo de

concentración de Clorofila-a (µg/L) recogidos por UTE y DINAMA en los Embalses de

Palmar, Baygorria y Bonete de 2005 a 2016 se cotejaron con las imágenes Landsat 7

ETM+ disponibles. Se encontraron coincidencias en siete días durante este período,

constituyendo 14 eventos de muestreo de Clorofila-a individuales (Tabla 2-2). Los puntos

de muestreo a menos de 150 m de la orilla se excluyeron debido a la posible influencia de

la vegetación costera en los datos de píxeles. Usando las imágenes λG/λR corregidas, se

obtuvo el valor promedio sobre una sección de 3x3 píxeles (900 m2) en cada punto de

muestreo. Estos valores de píxel promedio luego se correlacionaron con las

correspondientes concentraciones in situ para obtener un algoritmo de calibración para la

estimación de las concentraciones de Clorofila-a en µg/L.

La relación final se ajustó mejor mediante una función polinómica con un R2 de 0.623

(Figura 2-2). Este ajuste del modelo es consistente con otras relaciones publicadas de

valores de píxel de Clorofila-a vs. λG/λR in situ y se considera una herramienta de

predicción adecuada para esta aplicación (R2=0.63 Thi Thu Hi et al., 2017; R2=0.61 Drozd

et al., 2014).


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 2.5

Tabla 2-2: Imágenes Landsat 7 ETM+ de 2005 a 2016 utilizadas para el algoritmo

Figura 2-2: Algoritmo para la calibración de Clorofila-a ajustado con una función polinómica

Year Month Day Station Collected by Chl-a (μg/L)Mean Pixel

value

2005 5 1 centro UTE 0.1 1.099333333

2005 5 1 Palmar centro UTE 1 1.157666667

2005 5 1 Bonete centro UTE 1 0.987186111

2009 5 28 RN9 DINAMA 0 1.094925667

2009 5 28 RN5 DINAMA 0 1.073483444

2011 3 31 RN5 DINAMA 25 1.222645667

2012 12 12 Palmar brazo UTE 15 1.101684889

2013 1 31 centro UTE 37.9 1.367246556

2013 1 31 Bonete brazo UTE 31 1.264121778

2013 1 31 Bonete centro UTE 28 1.154761111

2014 12 4 brazo UTE 1.07 1.128588889

2014 12 4 centro UTE 1.97 1.168144444

2016 11 23 RN9 DINAMA 1 1.150792444

2016 11 16 RN13 DINAMA 4 1.182265778


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 2.6

Esta relación se utilizó para calibrar los valores de píxel y estimar las concentraciones reales de Clorofila-a en µg/L para cada una de las 20 imágenes seleccionadas (véase la Sección 2.1). La Calculadora Ráster del paquete Spatial Analyst de ArcGIS se utilizó para ajustar los valores de píxel en cada una de las imágenes usando la ecuación de la figura anterior:

donde:

x: es el valor de píxel obtenido del índice λG/λR para cada imagen.

La imagen resultante representa valores de Clorofila-a en una base por-píxel para la

totalidad de la escena Landsat 7 ETM+.

2.5 Procesamiento final de imágenes

Las imágenes se recortaron al punto del Embalse de Baygorria eliminando todos los

píxeles a menos de 60 m de la orilla. Esta imagen luego se separó en partes que

representan cada una de las cuencas del embalse identificadas en la Sección 2.1 (Figura

2-3). Posteriormente los objetos problemáticos, tales como nubes, sombras y artefactos

Landsat 7 ETM+ (manchas negras) se eliminaron de cada imagen.

Figura 2-3: Polígonos usados para seccionar el Embalse de Baygorria

EVALUACIÓN DE CLOROFILA-A A PARTIR DE LANDSAT 7 ETM+ Resultados

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3.0 RESULTADOS

3.1 Mapas de Clorofila-a y comparación con las imágenes ‘en color real’

La Figura 3-1 a la Figura 3-20 representan las concentraciones de Clorofila-a en el

Embalse de Baygorria de 2010 a 2018. Cada imagen está calibrada según los mismos

rangos de concentración mostrados: <1, 1-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-45, 45-70 y >70 µg/L

de Clorofila-a.

Los hallazgos clave de esta sección son:

- Los mapas de concentración representan con precisión los eventos de floración que

se ven en las imágenes en color real y revelan otras áreas de mayor concentración

a lo largo el embalse;

- Los eventos de floración son espacialmente variables;

- Los eventos de floración en todo el embalse parecen originarse de fuentes

terrestres;

- El brazo noroeste es un ‘foco crítico’ con concentraciones más altas de Clorofila-a;

- El Embalse de Baygorria tiende a reflejar las concentraciones de Bonete cuando,

en ocasiones, existe una clara salida de concentraciones más altas de Clorofila-a

desde Bonete; y

- La producción de Clorofila-a no se origina de las lagunas.

El texto a continuación describe los resultados clave para cada figura (es decir, la fecha de

la imagen) e incluye una breve discusión en la que se comparan los mapas calibrados de

Clorofila-a con sus equivalentes ‘en color real’. Todas las imágenes ‘en color real’ se

pueden encontrar en el Apéndice A.

3.1.1 Figura 3-1: 2010-01-23

Las concentraciones de Clorofila-a son del orden de 10-20 µg/L en gran parte del canal

principal, brazo noroeste y brazo suroeste. Las áreas con concentraciones >20 µg/L se

pueden ver en forma de manchas en el canal principal y en el brazo noroeste.

Cuando se compara con las imágenes en color real, es evidente que el mapa de Clorofila-a

ha representado con precisión las floraciones visibles. Sin embargo, la extensión de


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.2

Clorofila-a que se ve en el mapa de concentración generalmente no está bien representada

en las imágenes ‘en color real’.

3.1.2 Figura 3-2: 2010-04-29

Las concentraciones de Clorofila-a son del orden de 10-30 µg/L en la totalidad del canal

principal, brazo suroeste, brazo sureste, lagunas y en grandes porciones de los brazos

noroeste, norcentral y noreste. Cabe señalar que en este momento hay importantes

floraciones en el Embalse de Bonete, y esto puede haber conducido al aumento de las

concentraciones de Clorofila-a en Baygorria.

Cuando se compara con las imágenes ‘en color real’, el mapa de Clorofila-a muestra altas

concentraciones de Clorofila-a en una porción mucho más extensa del embalse. Las

floraciones observadas en las imágenes ‘en color real’ están representadas por áreas de

concentraciones de Clorofila-a de 30-45 µg/L.

3.1.3 Figura 3-3: 2010-12-25

Las concentraciones de Clorofila-a son de 10-20 µg/L en gran parte del embalse, con picos

de 20-30 y 30-45 µg/L en el canal principal y el brazo noroeste. De modo similar a lo

observado en la imagen del 2010-04-29, altos niveles de Clorofila-a pueden estar fluyendo

hacia Baygorria desde el Embalse de Bonete. Además, las concentraciones más altas de

Clorofila-a parecen originarse de fuentes terrestres en la porción oeste del canal principal y

la porción norte del brazo noroeste.

En las imágenes ‘en color real’ se pueden observar impresiones borrosas de floraciones en

el canal principal y el brazo noroeste; sin embargo, la extensión de Clorofila-a que se ve en

el mapa de concentración no está bien representada en las imágenes ‘en color real’.

3.1.4 Figura 3-4: 2011-02-27

Las concentraciones de Clorofila-a del orden de 20-45 µg/L se extienden a lo largo de

secciones de los brazos suroeste, noroeste y norcentral. Además, las altas

concentraciones (>30 µg/L) de Clorofila-a también parecen originarse del extremo norte del

brazo noreste y fluir hacia el canal principal. El canal principal y las lagunas no parecen

tener niveles significativos de Clorofila-a.

En general, el mapa de concentración de Clorofila-a coincide con lo que se observa en las

imágenes ‘en color real’. Sin embargo, la extensión de la floración en el brazo noreste está

mejor representada por el mapa de concentración de Clorofila-a. Asimismo cabe destacar

que existe un fallo del satélite en esta imagen, en la punta norte del brazo noreste.


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.3

3.1.5 Figura 3-5: 2011-03-15

Las concentraciones de Clorofila-a son de 5-10 µg/L en todo el embalse, con manchas de

10-20 µg/L en los brazos noroeste, norcentral y noreste y parte del canal principal del

embalse. Los niveles generales de Clorofila-a son bajos.

Las áreas del mapa de Clorofila-a donde existen concentraciones de 10-20 µg/L se pueden

ver en las imágenes en ‘color real’. Todas las demás áreas con mayores concentraciones

de Clorofila-a no se pueden ver.

3.1.6 Figura 3-6: 2011-11-10

No se detectaron eventos de floración en las imágenes de concentración de Clorofila-a. La

totalidad del embalse parece tener concentraciones de Clorofila-a de ≤5 µg/L.

El mapa de Clorofila-a coincide con lo que se puede ver en las imágenes ‘en color real’.

3.1.7 Figura 3-7: 2012-02-14

Las concentraciones de Clorofila-a son de del orden de 5-10 µg/L en todo el embalse, con

pequeñas áreas de 10-20 µg/L en los brazos noroeste, norcentral y noreste y en partes del

canal principal. Las concentraciones generales de Clorofila-a son bajas.

Las áreas del mapa de Clorofila-a donde existen concentraciones del orden de 10-20 µg/L

se pueden ver en las imágenes en ‘color real’.

3.1.8 Figura 3-8: 2012-04-02

Las concentraciones de Clorofila-a de 5-10 µg/L se extienden ampliamente en todo el

embalse, con áreas de 20-30 µg/L en los brazos noroeste, norcentral, suroeste y noreste.

Se pueden ver pequeñas áreas con concentraciones mayores (>30 µg/L) en los brazos

noroeste, norcentral, suroeste y noreste.

Las áreas del mapa de Clorofila-a donde existen concentraciones del orden de 20 µg/L se

pueden ver en las imágenes en ‘color real’.

3.1.9 Figura 3-9: 2012-04-18

Las concentraciones de Clorofila-a en las manchas de los brazos noroeste y norcentral

alcanzan niveles de 20-30 µg/L. De lo contrario, las concentraciones de Clorofila-a en todo

el embalse son bajas (0-5 µg/L).

Las áreas del mapa de Clorofila-a donde existen concentraciones en el rango de 10-

20 µg/L o superiores se pueden ver en las imágenes en ‘color real’.


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.4

3.1.10 Figura 3-10: 2012-05-04

Las concentraciones de Clorofila-a son del orden de 10-20 µg/L en todo el canal principal y

las lagunas, con niveles menores en todas las demás secciones del embalse. Hay muy

pocas áreas que sean >20 µg/L.

Las concentraciones de Clorofila-a de 10-20 μg/L en el brazo noroeste se pueden ver en

las imágenes ‘en color real’. Todas las demás áreas con mayores concentraciones de

Clorofila-a no se pueden ver.

3.1.11 Figura 3-11: 2012-11-28

Las concentraciones de Clorofila-a son de al menos 10-20 µg/L en la totalidad del embalse.

Se observan floraciones con concentraciones de 20 - >70 µg/L en los brazos noroeste y

norcentral. Estas floraciones parecen originarse de fuentes terrestres, ya que las áreas de

altas concentraciones con >70 µg/L se extienden hacia afuera desde las orillas oeste y

este del brazo noroeste y desde la orilla oeste del brazo norcentral.

Las áreas identificadas con >30 µg/L en los brazos noroeste y norcentral se pueden ver en

las imágenes ‘en color real’.

3.1.12 Figura 3-12: 2013-01-31

Las concentraciones de Clorofila-a en el canal principal, brazo norcentral, brazo suroeste y

brazo noroeste estuvieron consistentemente en el rango de 10-20 µg/L. Las

concentraciones >30 µg/L se observan en todo el canal principal, el brazo noroeste y el

brazo suroeste. El origen de las floraciones parece ser terrestre en todo el canal principal,

el brazo norcentral y el brazo noroeste. Las concentraciones más altas de Clorofila-a en el

brazo suroeste parecen originarse en el canal medio.

Las concentraciones de Clorofila-a que superan los 20 µg/L se pueden ver en las

imágenes en color real.

3.1.13 Figura 3-13: 2014-01-18

No se detectaron floraciones de algas en las imágenes de concentración de Clorofila-a. La

totalidad del embalse tiene concentraciones de Clorofila-a de ≤5 µg/L.

El mapa de Clorofila-a coincide con lo que se puede ver en las imágenes ‘en color real’, sin

eventos de floración.

3.1.14 Figura 3-14: 2014-03-23

Las concentraciones de Clorofila-a en gran parte del embalse están por debajo de 10 µg/L,

con áreas en los brazos noroeste y norcentral con concentraciones en el orden de 30 µg/L.


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.5

Las mayores concentraciones en los brazos noroeste y norcentral parecen estar asociadas

con fuentes terrestres.

Las concentraciones de Clorofila-a que están en el orden de 20 µg/L se pueden ver en las

imágenes satelitales ‘en color real’.

3.1.15 Figura 3-15: 2014-04-24

Las concentraciones de Clorofila-a en la mayor parte del embalse están en el rango de 10-

20 µg/L, con concentraciones pico de Clorofila-a que se ubican en los brazos noroeste y

norcentral. Las concentraciones en el brazo noreste son menores que las del resto del

embalse. Los puntos de origen de las floraciones en los brazos noroeste y norcentral

parecen ser terrestres.



3.1.16 Figura 3-16: 2014-08-14


totalidad del embalse parece tener concentraciones de Clorofila-a del orden de ≤5 µg/L.


3.1.17 Figura 3-17: 2014-12-04


20 µg/L, con concentraciones pico de Clorofila-a que se ubican en los brazos noroeste y

sureste. La Clorofila-a parece originarse a partir de la entrada del brazo sureste y de

fuentes terrestres en el brazo noroeste del embalse.



3.1.18 Figura 3-18: 2015-01-05

Las concentraciones de Clorofila-a son del orden de 10-20 µg/L a lo largo de la parte norte

del brazo noreste, con una pequeña área que es >20 µg/L. Las mayores concentraciones

parecen originarse de la entrada más septentrional y las fuentes terrestres en las áreas

noroeste del brazo noroeste. Las concentraciones de Clorofila-a de ≤5 µg/L están

presentes en todo el resto del Embalse de Baygorria.

El aumento de los niveles de Clorofila-a en la parte noroeste del embalse se puede ver en

las imágenes ‘en color real’. Sin embargo, la extensión de esta floración es mucho más

evidente en el mapa de concentración de Clorofila-a.


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.6

3.1.19 Figura 3-19: 2015-02-22

Las concentraciones de Clorofila-a en la mayor parte del embalse son del orden de 10-

20 µg/L, con concentraciones más altas a lo largo del canal principal y el brazo noroeste.

Las concentraciones más altas parecen originarse desde el Embalse de Bonete hacia el

este.

En las imágenes ‘en color real’ se pueden ver trazas de floraciones en todo el embalse. Sin

embargo, la extensión de Clorofila-a que se ve en el mapa de concentración no está bien

representada en las imágenes ‘en color real’.

3.1.20 Figura 3-20: 2015-09-18




3.1.21 Figura 3-21: 2018-02-14


10 µg/L, con concentraciones de Clorofila-a ligeramente mayores en las partes más

occidentales del canal principal, el brazo suroeste, el brazo noroeste y el brazo norcentral.

El punto de origen no se pudo determinar, ya que los niveles de Clorofila-a son bajos y

difusos.

Las concentraciones de Clorofila-a en los brazos noroeste y norcentral en el rango de

20 µg/L se pueden ver en las imágenes satelitales.

3.1.22 Figura 3-22: 2018-04-19

Las concentraciones de Clorofila-a en la mayor parte del embalse son bajas y están en el

rango de 1-10 µg/L. Sin embargo, existen eventos de floración concentrados en el

suroeste, sureste y la parte más occidental del canal principal que exceden los 30 µg/L. El

punto de origen para cada una de estas floraciones parece ser terrestre y de las áreas más

al sur dentro de estas áreas.

Las concentraciones de Clorofila-a que están por encima de 20 µg/L se pueden ver en las


3.1.23 Figura 3-23: 2018-10-28





Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.7

Figura 3-1: Mapa de concentración de Clorofila-a para 2010-01-23


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.8



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Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.29



Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.30

3.2 Caracterización de los ‘focos críticos’ de Clorofila-a en Baygorria

Usando las imágenes de la Sección 2.1 se creó un mapa de frecuencia de floraciones que

representa las concentraciones promedio de Clorofila-a de todas las imágenes

combinadas. Las imágenes excluidas de este análisis son las siguientes: 2012-05-04

(manchas negras extendidas), 2014-01-18 (nubes), 2015-02-22 (nubes), 2018-04-19

(nubes) y 2018-10-28 (nubes). Todas las demás imágenes (15) se promediaron usando la

Calculadora Ráster de la caja de herramientas Spatial Analyst de ArcGIS.

Cabe señalar que debido al fallo del Landsat 7 ETM+ a nivel del detector de línea de

barrido que causa áreas sin datos, la parte este del canal principal y la mayoría de las

lagunas no se pudieron incluir en esta evaluación. No obstante, en base a las imágenes

satelitales de la Sección 3.1 anterior y al análisis de la Sección 3.4, las concentraciones

de Clorofila-a en las lagunas y el canal principal son generalmente bajas, o similares al

resto del Embalse de Baygorria.

La Figura 3-24 muestra los posibles focos críticos de 2010 a 2018 a través de 15

imágenes.

Cuando todas las imágenes se superponen, los eventos de floración de mayor

concentración (>20µg/L) se sitúan predominantemente en los brazos noroeste, norcentral y

suroeste del embalse. Estas áreas son ‘focos críticos’, donde se observan más a menudo

concentraciones más altas de Clorofila-a, o donde se han producido concentraciones de

Clorofila-a muy altas. Las áreas de mayor concentración de los brazos noroeste y

norcentral parecen originarse de fuentes terrestres. Las concentraciones más altas en el

brazo suroeste parecen originarse de fuentes del canal medio en la parte oeste de este

brazo.

Otras áreas del embalse con concentraciones moderadas (~10-20µg/L) de Clorofila-a se

extienden hacia el canal principal, la parte más al norte del brazo noreste y el brazo

sureste. Estas áreas son de esperar, ya que los eventos de floración identificados en la

sección anterior ocurren en todo el embalse y alcanzan la media a estas concentraciones

moderadas.

Debido a las fluctuaciones estacionales que comprende este conjunto de imágenes, las 15

imágenes se sub-muestrearon a un conjunto de imágenes de verano (diciembre-marzo). El

total de imágenes en la submuestra de verano es 10. Las otras 5 imágenes son de abril,

mayo, octubre y noviembre.

La Figura 3-25 representa los posibles focos críticos durante los meses de verano

(diciembre a marzo).

El análisis de la figura de verano revela un patrón y una distribución de áreas de mayor

concentración similares a la imagen anterior. En particular, existe una falta de


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.31

concentraciones altas en la mayor parte del brazo norcentral y el canal principal, en

comparación con la imagen anterior. Se observan focos críticos con mayores

concentraciones en los brazos noroeste, suroeste y noreste del embalse. Estas áreas de

mayor concentración parecen originarse de fuentes terrestres en el brazo noroeste, de la

entrada más septentrional del río en el brazo noreste y de posibles fuentes del canal medio

en el brazo suroeste. Los niveles moderados de Clorofila-a en el canal principal tienden a

estar limitados al canal medio, particularmente en las partes orientales del mapa.


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.32

Figura 3-24: Concentraciones promedio de Clorofila-a en 15 imágenes


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.33

Figura 3-25: Concentraciones promedio de Clorofila-a en las imágenes de verano


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.34

3.2.1 Resumen y hallazgos clave

- Los brazos noroeste, suroeste y norcentral son ‘focos críticos’ con altas

concentraciones de Clorofila-a y el canal principal, brazos noreste y sureste

muestran concentraciones moderadas cuando se examinan las 15 imágenes útiles;

- Los brazos noroeste, suroeste y noreste son áreas con mayores concentraciones

de Clorofila-a durante el verano;

- El brazo norcentral presenta bajas concentraciones de Clorofila-a durante el

verano; y,

- La Clorofila-a tiende a concentrarse más en el medio del canal principal durante el

verano.

3.3 Determinación de un valor de Clorofila-a en las floraciones visibles

3.3.1 Valor umbral para una floración visible

Para establecer un rango umbral donde sería de esperar que ocurra un evento de floración

visible, se examinaron las concentraciones máximas de Clorofila-a de las 23 escenas

descritas anteriormente.

Las escenas donde las floraciones visibles estaban presentes en las imágenes en color

real se usaron para determinar el rango de concentraciones máximas de Clorofila-a

asociadas a eventos de floración. La Tabla 3-1 enumera las 18 escenas con floraciones

visibles en las imágenes en color real para cada sección del embalse, donde las celdas

verdes indican la presencia de una floración visible en las imágenes en color real. La

concentración de Clorofila-a más baja asociada a un evento de floración para cada escena

se representa luego en la columna ‘MIN MAX’, donde la celda naranja indica la

concentración más baja asociada a un evento de floración (Tabla 3-1).

Las escenas sin floraciones visibles en las imágenes en color real se examinaron para

determinar el rango de concentraciones máximas de Clorofila-a asociadas, cuando no

ocurrieron eventos de floración visibles en el embalse. La Tabla 3-2 enumera las 5

escenas donde no hubo floraciones visibles presentes en las imágenes en color real y

proporciona la concentración máxima de Clorofila-a por sección del embalse. La

concentración más alta de cada escena se representa en la columna “MAX MIN’, donde la

celda azul indica la concentración más alta asociada a una imagen sin floración (Tabla 3-

2).

La concentración máxima más baja asociada a una floración visible fue de 22.6 μg/L. Este

valor representa un umbral inferior razonable para la concentración de Clorofila-a donde es

posible que ocurra una floración visible. La concentración más alta en una sección del


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.35

embalse donde no hubo floraciones visibles en las imágenes en color real fue 19.4 μg/L.

Este valor representa el umbral superior para la concentración de Clorofila-a donde es

probable que no ocurran floraciones visibles, ya que no se encontraron valores por encima

de este en las escenas sin floraciones. La determinación de estos dos valores umbral

sugiere que la concentración mínima que sería razonablemente indicativa de un evento de

floración visible cae en el rango de 19.4-22.6 μg/L. Por lo tanto, una concentración mínima

pragmática de Clorofila-a asociada a eventos de floración visibles en el Embalse de

Baygorria es 20μg/L.

Tabla 3-1: Concentraciones máximas de Clorofila-a en escenas con floraciones en color real

Tabla 3-2: Concentraciones máximas de Clorofila-a en escenas sin floraciones en color real

Date NW SW NC NE LAG SE CHAN MIN MAX

2010-01-23 38.3 34.3 23.6 29.0 17.3 21.2 46.4 34.3

2010-04-29 71.7 80.7 106.6 58.0 52.1 74.8 113.6 52.1

2010-12-25 77.4 60.4 45.4 57.0 19.0 22.3 72.9 60.4

2011-02-27 68.4 42.4 56.0 78.5 18.3 14.3 68.4 42.4

2011-03-15 26.2 19.2 29.7 28.0 14.7 14.7 28.0 26.2

2012-02-14 69.0 31.5 17.8 46.1 14.1 23.2 35.7 31.5

2012-04-02 72.8 150.1 59.8 67.9 19.5 30.4 66.0 59.8

2012-04-08 49.6 29.1 42.5 22.6 12.1 15.6 28.2 22.6

2012-05-04 48.9 27.8 35.0 40.4 30.6 39.9 44.5 30.6

2012-11-28 109.8 50.8 99.6 69.7 25.3 36.7 81.7 25.3

2013-01-31 58.4 60.1 63.6 25.4 17.3 35.0 62.4 58.4

2014-03-23 54.5 29.4 45.3 24.0 19.0 22.1 26.1 45.3

2014-04-24 84.7 58.4 84.7 49.7 32.4 41.4 64.0 32.4

2014-12-04 99.7 64.6 66.0 45.5 43.5 54.5 56.9 64.6

2015-01-05 46.4 22.5 25.6 17.9 8.7 9.4 26.7 46.4

2015-02-22 88.4 49.1 59.6 102.8 63.2 55.2 78.2 49.1

2018-02-14 28.9 31.5 28.5 35.2 11.8 15.4 24.7 28.5

2018-04-19 26.0 47.9 36.8 44.0 14.8 52.7 78.3 47.9

Date NW SW NC NE LAG SE CHAN MAX MIN

2014-01-18 8.7 4.3 7.4 7.5 6.6 5.4 10.7 10.7

2018-10-28 6.6 3.5 3.8 4.2 2.4 3.9 8.3 8.3

2011-11-10 4.8 5.6 4.1 3.5 1.6 3.4 8.6 8.6

2014-08-14 14.3 19.4 12.7 11.3 12.7 10.1 19.4 19.4

2015-09-18 3.4 6.8 5.5 13.7 2.1 5.9 9.2 13.7


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.36

3.3.2 Valor promedio para una floración visible en las imágenes ‘en color real’

Los eventos de floración en las imágenes ‘en color real’ generalmente están representados

por concentraciones de Clorofila-a del orden de 20 µg/L. Sin embargo, el nivel de detección

de Clorofila-a en cada mapa es variable. Por ello, los valores promedio de cada una de las

7 cuencas del embalse se usaron para calcular concentraciones de Clorofila-a que

caracterizan un evento de floración visible en las imágenes Landsat 7 ‘en color real’. Los

valores promedio de concentración de Clorofila-a de cada sección se obtuvieron de

escenas donde se identificó una floración y luego se promediaron para obtener un valor al

cual ocurre un evento de floración para cada sección del embalse. La Tabla 3-3 detalla las

concentraciones promedio de Clorofila-a en cada una de las 18 escenas Landsat 7 ETM+

con floraciones en las imágenes en color real; las celdas resaltadas en verde indican

dónde se localizó una floración visible en las imágenes ‘en color real’.

Tabla 3-3: Valores promedio de concentración de Clorofila-a por sección del embalse

Los valores promedio de cada una de las secciones del embalse se usaron luego para

obtener una concentración de Clorofila-a para todo el embalse donde puede ocurrir un

evento de floración. La Tabla 3-4 muestra los promedios para cada sección del embalse y

para todo el embalse. Este resultado indica que a una concentración promedio de Clorofila-

Date NW SW NC NE LAG SE CHAN

2010-01-23 5.2 7.1 5.0 2.6 3.6 4.6 6.5

2010-04-29 13.9 17.8 15.2 9.1 17.3 19.6 19.0

2010-12-25 8.7 11.4 6.3 7.7 6.0 6.8 9.7

2011-02-27 2.4 3.9 2.8 13.1 3.5 1.1 3.7

2011-03-15 0.9 3.0 1.1 1.7 2.6 1.9 2.8

2012-02-14 3.1 4.1 1.2 4.9 2.3 4.5 3.8

2012-04-02 3.8 6.6 3.8 2.4 4.3 5.3 5.0

2012-04-18 1.5 0.7 1.0 0.6 0.4 1.0 0.7

2012-05-04 5.9 5.3 5.5 6.1 9.8 12.2 9.8

2012-11-28 18.7 12.6 11.7 8.9 8.8 9.8 10.6

2013-01-31 4.6 9.7 6.0 4.2 4.1 5.6 7.4

2014-03-23 5.0 3.0 2.9 1.1 2.8 3.4 3.3

2014-04-24 11.5 9.2 8.1 6.0 9.7 8.8 9.9

2014-12-04 13.2 9.1 9.4 7.1 14.2 14.3 9.4

2015-01-05 6.1 1.9 0.8 0.7 0.7 0.6 1.3

2015-02-22 13.0 14.5 12.1 11.2 16.3 14.1 19.2

2018-02-14 1.9 4.1 1.4 0.9 1.5 1.8 2.9

2018-04-19 3.4 6.3 2.1 3.9 3.4 8.0 5.8

Average 7.3 8.7 5.4 6.3 12.4 11.4 8.9


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.37

a de aproximadamente 8.6 µg/L existe la posibilidad de que ocurra un evento de floración

visible en algún lugar del Embalse de Baygorria.

Tabla 3-4: Concentración promedio de Clorofila-a en el Embalse de Baygorria


- La concentración de Clorofila-a más baja asociada a un evento de floración es 22.6

μg/L;

- La concentración de Clorofila-a más alta asociada a una escena sin floraciones es

19.4 μg/L;

- En general, no sería de esperar que ocurran eventos de floración visibles hasta que

las concentraciones de Clorofila-a superen los 20 μg/L;

- La concentración promedio de Clorofila-a donde sería de esperar una floración

visible en algún lugar del Embalse de Baygorria es 8.6 µg/L;


visible en el brazo noroeste es 7.3 µg/L;


visible en el brazo suroeste es 8.7 µg/L;


visible en el brazo norcentral es 5.4 µg/L;


visible en el brazo noreste es 6.3 µg/L;


visible en las lagunas es 12.4 µg/L;


visible en el brazo sureste es 11.4 µg/L;


visible en el canal principal es 8.9 µg/L;

-

NW SW NC NE LAG SE CHAN MEAN

7.3 8.7 5.4 6.3 12.4 11.4 8.9 8.6


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.38

3.4 Variación en la ocurrencia de floraciones en las secciones del embalse

En todos los mapas de las secciones anteriores se observa variación en la intensidad y

ubicación de las floraciones. Para determinar si las secciones del embalse se comportan

de modo diferente que el embalse en su conjunto, se graficó la concentración promedio de

Clorofila-a para cada sección del embalse frente a la concentración promedio para todo el

embalse. Esta relación luego se evaluó para determinar la similitud con el Embalse de

Baygorria (la relación 1:1 de todo el Embalse de Baygorria graficada frente a sí misma).

Para cada sección del embalse se evaluaron las diferencias en la pendiente y el grado de

variación. La comparación de cada sección del embalse con todo el Embalse de Baygorria

se caracteriza con el Coeficiente de determinación (R2) a través de la ecuación:

donde:

SSres: es la suma residual de cuadrados de los puntos de datos de cada sección alrededor de la línea 1:1. SStot: es la suma total de cuadrados de cada punto de datos al valor promedio de cada sección.

La Figura 3-26 a la Figura 3-32 representan la relación para cada una de las 7 secciones

del embalse. Los puntos azules representan la relación de una sección particular del

embalse y los puntos naranjas representan los valores promedio de todo el Embalse de

Baygorria (relación 1:1). La Tabla 3-5 también ordena cada sección del embalse de la

menos similar a la más similar a todo el Embalse de Baygorria en base a R2.

Tabla 3-5: Similitud (R2) de cada sección del embalse con el Embalse de Baygorria en su

totalidad


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.39

El grado de ajuste (R2) en la Tabla 3-5 es una medida de qué tanto la concentración

promedio de Clorofila-a de cada sección del embalse se parece al promedio para todo el

Embalse de Baygorria. Los valores más altos de R2 indican que una sección refleja

estrechamente las fluctuaciones observadas en todo el Embalse de Baygorria. Los valores

más bajos de R2 indican que la sección presenta variación en torno al promedio del

embalse y/o la pendiente de la relación es diferente a la totalidad del Embalse de

Baygorria. Con excepción del brazo noreste, y en menor grado el brazo noroeste, todas las

secciones del embalse reflejan las concentraciones de Clorofila-a de todo el Embalse de

Baygorria.

El brazo noreste tiene una pendiente menos pronunciada y un alto grado de variación

alrededor de la línea 1:1 (Figura 3-29). Esto muestra que el brazo noreste generalmente

tiene menores concentraciones de Clorofila-a, pero también que existen fluctuaciones en la

concentración que ocurren independientemente del Embalse de Baygorria en su conjunto.

Esto sugiere que el flujo del canal principal no se extiende hacia el brazo noreste y/o que la

concentración de Clorofila-a en esta sección es controlada por otros factores como la

salida del afluente más septentrional.

El brazo noroeste tiene una pendiente similar, pero mayor ordenada en el origen y

presenta variación alrededor de la línea 1:1. Esto indica que el brazo noroeste tiene, en

promedio, mayores concentraciones que el resto de Baygorria y también que las

fluctuaciones en esta sección ocurren más o menos independientemente del resto del

embalse. El origen terrestre de las concentraciones de Clorofila-a más altas identificadas

en la Sección 3.1 puede ser responsable de este patrón.

Las otras secciones del embalse, en particular las lagunas, el canal principal y el brazo

norcentral presentan una relación más estrecha con la relación 1:1. La cercanía de esta

relación es variable, pero en general indica que las concentraciones de Clorofila-a en estas

secciones varían de acuerdo con el Embalse de Baygorria en su conjunto.

Section R2

NE 0.347

NW 0.803

SE 0.871

SW 0.876

NC 0.908

CHAN 0.91

LAG 0.92

Baygorria 1


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.40

Figura 3-26: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo noroeste

Figura 3-27: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo suroeste

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Mea

n N

W C

hlo

rop

hyl

l-a

(μg/

L)

Baygorria Mean Chlorophyll-a (µg/L)

=0.803

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Me

an

SW

Ch

loro

ph

yll

-a (

μg/L

)


=0.876


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.41

Figura 3-28: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo norcentral

Figura 3-29: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo noreste

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Me

an

NC

Ch

loro

ph

yll

-a (

μg/L

)


=0.908

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Me

an

NE

Ch

loro

ph

yll

-a (

μg/L

)


=0.347


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.42

Figura 3-30: Concentración promedio de Clorofila-a del brazo sureste

Figura 3-31: Concentración promedio de Clorofila-a de las lagunas

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Me

an

SE

Ch

loro

ph

yll

-a (

μg/L

)


=0.871

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Me

an

LA

G C

hlo

rop

hyll

-a (

μg/L

)


=0.920


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.43

Figura 3-32: Concentración promedio de Clorofila-a del canal principal

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Me

an

CH

AN

Ch

loro

ph

yll

-a (

μg/L

)


=0.910


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.44


- Las concentraciones de Clorofila-a en el brazo noreste tienden a ser menores en

promedio que el resto del embalse;

- Las concentraciones de Clorofila-a en el brazo noreste fluctúan bastante

independientemente del resto del embalse, lo que indica una separación del canal

principal, o un mayor grado de influencia de fuentes como la entrada desde el

afluente más septentrional; y,

- Las concentraciones de Clorofila-a en el brazo noroeste tienden a fluctuar más y en

general son mayores que el promedio del resto del embalse.

3.5 Evaluación de la frecuencia anual de floraciones

Para evaluar el período de frecuencia de floraciones que predice el modelo descrito en la

Parte E, ‘Modelo de Calidad del Agua: evaluación de la calidad del agua y el impacto de los

efluentes para una planta de celulosa proyectada sobre el Río Negro en Paso de los

Toros’, se examinaron las concentraciones de Clorofila-a promedio y máximas en la

sección suroeste del embalse (área de predicción del modelo) en 31 escenas Landsat.

Veintitrés de las escenas son las mismas que las que se usaron en los análisis anteriores

(Secciones 3.1 a 3.4); para este análisis se obtuvieron 8 escenas adicionales a fin de

delimitar las áreas donde las predicciones del modelo indicaban una caída de las

concentraciones de Clorofila-a. La Tabla 3-6 describe las escenas adicionales que se

usaron, incluidas las concentraciones media y máxima de la sección suroeste del embalse.

Todos los mapas de concentración de Clorofila-a para estas escenas se pueden encontrar

en el Apéndice B.

Tabla 3-6: Imágenes adicionales utilizadas para evaluar el período de frecuencia de floraciones

Date mean max

2011-05-18 3.2 24.5

2012-06-05 0.5 19.4

2013-09-12 0.0 2.3

2014-08-30 2.4 20.4

2014-09-15 2.1 20.0

2014-11-18 3.5 19.4

2013-04-05 0.6 11.7

2013-04-21 0.4 14.7


Ref. 18-2423 1 marzo 2019 3.45

Los resultados del análisis de concentraciones de Clorofila-a mediante Landsat se

graficaron sobre las predicciones del modelo para la concentración de Clorofila-a de 2008

a 2017 (Figura 3-33). Las concentraciones promedio medidas usando imágenes Landsat

muestran un notable parecido con las concentraciones que predice el modelo, tanto en

momentos de pico como en momentos en que se predicen concentraciones mínimas de

Clorofila-a. En general, los datos de las imágenes Landsat concuerdan con las

predicciones del modelo en cuanto a la frecuencia y duración de las floraciones,

observándose períodos similares de mayores concentraciones de diciembre a abril y luego

una caída hacia bajas concentraciones en mayo, junio y los meses de invierno.

Figura 3-33: Predicciones del modelo, mediciones de campo y resultados de las imágenes Landsat para las concentraciones de Clorofila-a en el brazo suroeste de 2008 a 2017


- Los datos de las imágenes Landsat concuerdan con las predicciones del modelo en

cuanto a la frecuencia y duración de las floraciones.

EVALUACIÓN DE CLOROFILA-A A PARTIR DE LANDSAT 7 ETM+ Resumen y conclusión

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 4.1

4.0 RESUMEN Y CONCLUSIÓN

Los objetivos principales de los análisis presentados en este informe son:

1) Elaborar mapas de Clorofila-a durante episodios de floraciones de algas usando

índices de bandas espectrales;

2) Identificar las ubicaciones de ‘focos críticos’ de Clorofila-a en el Embalse de

Baygorria;

3) Determinar un valor de Clorofila-a que esté asociado a la ocurrencia de una

floración visible (en las imágenes satelitales ‘en color real’);

4) Examinar la variación en la concentración de Clorofila-a para cada sección de la

cuenca en comparación con el Embalse de Baygorria en su totalidad, a fin de

dilucidar cualquier independencia o variación en la floración que pueda existir.

5) Relacionar los datos Landsat con el Modelo de Calidad del Agua para evaluar la

frecuencia anual de floraciones prevista

Estos objetivos principales se alcanzaron en la Sección 3.1 a la Sección 3.4 y se resumen

a continuación.

Se utilizaron datos de bandas espectrales de satélites Landsat 7 ETM+ para obtener un

índice de bandas λG/λR a fin de estimar las concentraciones de Clorofila-a en el Embalse

de Baygorria. En la Sección 3.1 se examinaron 20 imágenes con este índice, entre los

meses de noviembre y mayo de 2010 a 2018. Para cada imagen se crearon mapas que

representan las concentraciones estimadas de Clorofila-a. Este análisis reveló que las

floraciones a lo largo del embalse parecen originarse de fuentes terrestres y que la entrada

de altas concentraciones de Clorofila-a provenientes del Embalse de Bonete se extienden

en todo el Embalse de Baygorria. Además, el brazo noroeste se identificó como un ‘foco

crítico’ con mayores concentraciones de Clorofila-a y las imágenes muestran que la

producción de Clorofila-a no se origina de las lagunas.

El examen de las imágenes dilucidó algunos de los ‘focos críticos’ del Embalse de

Baygorria, no obstante lo cual, se utilizó un método de promediación de imágenes en la

Sección 3.2 para seguir identificando cualquier otra área con mayores concentraciones de

Clorofila-a. Esto identificó los brazos noroeste, suroeste y norcentral como ‘focos críticos’

con altas concentraciones de Clorofila-a. Asimismo, se observó variación en la distribución

de áreas de alta concentración de Clorofila-a entre los meses de verano (diciembre -

marzo) y el resto de los meses estudiados. Esto demostró que el brazo norcentral no es un

‘foco crítico’ para eventos de floración durante los meses de verano.

En la Sección 3.3 se examinaron las concentraciones máxima y promedio de Clorofila-a

en las secciones de la cuenca del embalse donde ocurrieron eventos de floración visibles,

EVALUACIÓN DE CLOROFILA-A A PARTIR DE LANDSAT 7 ETM+ Resumen y conclusión

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 4.2

a fin de determinar un umbral de concentraciones y obtener una concentración promedio

de Clorofila-a asociada a la ocurrencia de una floración visible. Este examen determinó que

es de esperar que las concentraciones máximas de Clorofila-a en el rango de 19.41-

22.6μg/L produzcan un evento de floración visible en las imágenes en color real. Por lo

tanto, una concentración mínima pragmática de Clorofila-a asociada a eventos de floración

visibles en el Embalse de Baygorria es 20μg/L. Además, la concentración promedio de

Clorofila-a donde sería de esperar una floración visible en algún lugar del Embalse de

Baygorria se estableció en 8.61 µg/L.

En la Sección 3.4 se examinó la variación en la ocurrencia de floraciones mediante la

comparación de la concentración promedio de Clorofila-a en cada sección de la cuenca

con el Embalse de Baygorria en su totalidad. Estas comparaciones revelaron que la

concentración de Clorofila-a en el brazo noreste tiende a ser menor en promedio que el

resto del embalse, que las concentraciones de Clorofila-a en el brazo noreste tienden a

fluctuar independientemente del resto del embalse, y que las concentraciones de Clorofila-

a en el brazo noroeste tienden a fluctuar más y en general son mayores que el promedio

del resto del embalse.

En la Sección 3.5 se compararon los resultados de las imágenes Landsat con los

resultados del Modelo de Calidad del Agua en la porción suroeste del embalse. Los datos

Landsat se corresponden bien con las predicciones del Modelo de Calidad del Agua para

la duración, frecuencia y concentración de Clorofila-a.

EVALUACIÓN DE CLOROFILA-A A PARTIR DE LANDSAT 7 ETM+

Referencias

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 5.1

5.0 REFERENCIAS

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Drozd, A. A., Ibáñez, G., Bordet, F., & Torrusio, S. E. (2014). Remote Sensing of Chlorophyll in Salto

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http://www.harrisgeospatial.com/portals/0/pdfs/envi/flaash_module.pdf

https://landsat.usgs.gov/using-usgs-landsat-8-product

https://landsat.usgs.gov/using-usgs-landsat-8-product


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.1

Apéndice A Imágenes s ate litales ‘en color real’


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.2

2010-01-23


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.3

2010-04-29


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.4

2010-12-25


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.5

2011-02-27


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.6

2011-03-15


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.7

2011-11-10


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.8

2012-02-14


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.9

2012-04-02


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.10

2012-04-18


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.11

2012-05-04


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.12

2012-11-28


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.13

2013-01-31


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.14

2014-01-18


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.15

2014-03-23


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.16

2014-04-24


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.17

2014-08-14


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.18

2014-12-04


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.19

2015-01-05


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.20

2015-02-22


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.21

2015-09-18


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.22

2018-02-14


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.23

2018-04-19


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 A.24

2018-10-28


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.25

Apéndice B Mapas de concentrac ión de Clorofila-a adic ionales para la s ecc ión

s uroes te de l Embals e de Baygorria us ados en la Secc ión 3.5


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.26


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.27


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.28


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.29


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.30


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.31


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.32


Apéndice A

Ref. 18-2423 1 marzo 2019 B.33

evaluaciÓn de clorofila-a a partir de landsat 7 etm+€¦ · suroeste del embalse de baygorria...

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