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Presentacion_Tesis_04_05_2012

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by

Marina Compagnucci

on 19 December 2012

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Transcript of Presentacion_Tesis_04_05_2012

Utilización de Tecnología Espacial
asociada a Floraciones Algales y
presencia de Vibrios Tesis para optar al título de: Magister en Aplicaciones Espaciales de Alerta y Respuesta Temprana a Emergencias Directora: Dra. María del Mar Lleó Departamento de Patología y Diagnostica, Cátedra de Microbiología, Universidad de Verona, Verona, Italia
Codirectora: Dra. Ximena Porcasi Instituto de Altos Estudios Espaciales Mario Gulich- Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE), Universidad Nacional de Córdoba (UNC) Argentina Bióloga Marina Compagnucci El Color del Océano medición de luz del mar
por sensores remotos indicador del contenido de Clo-a y partículas en el agua Medición del color del océano en bandas
del rango visible e IR absorción o reflejadas por las moléculas del agua o por varios de los elementos suspendidos o disueltos presentes en el medio.
puede alcanzar el fondo del cuerpo de agua y ser reflejada por él (en aguas de escasa profundidad) En adición al “agua pura” las propiedades ópticas de cualquier cuerpo de agua están influencia por las siguientes categorías a los fines prácticos Fitoplancton Efecto del Fondo Sustancia Amarilla Materia Inorgánica
en Suspensión ¿Qué sustancia presenta mayor influencia en las propiedades ópticas agua oceánica ? Aguas Casos 1 y Casos 2 Casos 1: el fitoplancton es el principal agente involucrado en la variación de las propiedades ópticas. Casos 2: están influenciadas por la sustancia amarilla y las partículas inorgánicas en suspensión variando independientemente al fitoplancton (aguas costeras, x ej.) El Color del Océano FAN-HABs Floraciones Algales Nocivas (FAN o HABs: Harmful algal blooms)
aparentan estar incrementando sus niveles de extensión y nocividad (Anderson et al., 1995) (GEOHAB 2001).
pueden o no colorear el agua dependiendo de la especie predominante (Sar, et al., 2002),
en las últimas décadas, tanto su frecuencia, intensidad como distribución geográfica, han afectado la salud y economía humana (turismo y pesca) (Anderson, 1989; Granéli, et al., 1998).
El fitoplancton: organismos autotróficos fotosintetizantes
patrón de crecimiento de estos organismos es definido regulado por procesos químicos, físicos y biológicos
Factores que regulan: irradiación solar, transparencia del agua, concentración de dióxido de carbono y otros nutrientes minerales como el fósforo y el nitrógeno. Consecuencias: económicas, sanitarias y ecológicas Crecimiento estacional del fitoplancton, con los dos picos anuales estimados para otoño y primavera Foto aérea de una floración de Alexandrium catenella y varias jaulas de sembrado de bivalvos en el sur de chile en Diciembre 2002 (Rodriguez-Benito C, Haag C, Alvial A, 2004). El área fue vedada para la explotación acuícola entre los años 2002 y 2004. Vibrios Inundaciones
incremento en las aguas de escorrentía en el agua potable
aumento de temperaturas de agua y altura del mar Su presencia: indicador de la seguridad para la salud pública (agua y alimentos derivados de ambientes costeros) incremento en la transmisión de enfermedades cólera criptosporidiosis leptospirosis FAN familia Vibrionaceae: 60% de la población bacteriana en ecosistemas costeros, parte de la microflora autóctona marina y estuarina Vibrio cholerae, Vibrio vulnificus y Vibrio parahaemolyticus
Fuerte relación entre la abundancia de Vibrio spp
salinidad
temperatura
adhesión a organismos planctónicos Sensores Remotos
Aplicados Objetivos 5. Comparar el comportamiento espectral del agua medida in situ con firmas espectrales de satélites, hiperespectrales. Indagar en la capacidad de los sensores remotos de uso más frecuente en estudios de “color del océano” para estimar parámetros bio-físicos de un área con agua Caso 2, contando con datos muestreados in situ 1. Analizar la sensibilidad de los sensores remotos para describir variables biofísicas tales como la presencia de clorofila, materia en suspensión, y temperatura de la superficie del mar en el norte del mar Adriático 2. Individualizar zonas de mayor o menos riesgo para el establecimiento de acuaculturas y evaluar la calidad microbiológica de aguas en zonas de recreación. 3. Analizar patrones de dispersión del plancton para predecir y/o prevenir la difusión de bacterias marinas virulentas y resistentes a antibióticos 4. Desarrollo de algoritmos locales a las particularidades de la región de interés para el modelado de enfermedades. Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) Coastal Zone Color Scanner (CZCS) SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor)
AATSR(Advance Along Track Scanning Radiometer) CHRIS (Compact High Resolution Imaging Spectrometer) MODIS-Aqua (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) MERIS (medium-spectral resolution, imaging spectrometer) Zona de Estudio zona popular de balneario y zona recreacional en general. acuacultura (almejas, mejillones, pescado) Costa Veneta en el Norte Adriático, Italia Meris (MEdium Resolution Imaging Spectrometer) (ESA)
MODIS-Aqua (Moderate Resolution Imaging Spectrometer) (NASA)
CHRIS-Proba (Compact High Resolution Imaging Spectrometer) (ESA) ALGAL II: Conc clo-a en Agua Caso 2
TSM: Conc Materia en suspensión Sea Surface Temperature (SST) Reflectancia Productos obtenidos de MERIS para este trabajo: a) Índice de pigmento de fitoplancton (Concentración de clorofila-a μg/l)
b) Concentración de partículas no- absorbentes en suspensión (NSP, mg/l)
en el Norte Adriático, Italia/ 01 Diciembre, 2006 Temperatura Superficial de Mar (SST, °C) Obtenida del Sensor MODIS. Norte Adriático, Italia/ 26 Noviembre, 2006 Descripción y análisis de variables físicas medidas por sensores remotos y su relación con datos in-situ. Describir el conjunto de datos obtenidos a lo largo de 2 años por diversos sensores de RS y la variación de los datos de campo, incluyendo la descripción de la presencia de vibrios Análisis de la variación espacial y temporal de la Temperatura Superficial del Mar, Clorofila-a y Materia Total en Suspensión Describir el conjunto de datos obtenidos a lo largo de 2 años por diversos sensores de RS y la variación de los datos de campo siguiendo la partición estacional del año y la de los sitios de muestreo. Análisis de la tendencia espacial
de las variables bio-físicas Establecer la posible autocorrelación espacial entre los sitios de muestreo en ambos años de estudio (2006 y 2007) y a su vez tratar de identificar posibles factores que alteren la continuidad espacial a lo largo de las estaciones del año Análisis exploratorio de Firmas Espectrales de Laboratorio, Spectrascan y de CHRIS-Proba, para el área de Estudio Comparar la información sobre los agentes productores de color, como componentes del agua Caso-2 del área de estudio brindada por diferentes medios, sensor remoto hiper-espectral (CHRIS-Proba), espectrofotómetro de laboratorio y SpectraScan en las salidas de muestreo a la zona de estudio Clorofila-a insitu= 1,793 + 1,142* Clorofila-a MERIS R: 0.24 2 desvíos: sobreestimación cambios aprox Resultados Clo-a TSMInsitu= 1,722 + 0,200*TSMmeris R: 0.92 Resultado SST Clorofila-a SST TSM
clorofila-a (puntos verdes)
temperatura superficial del mar (puntos naranjas)
materia total en suspensión (puntos marrones),
concentración de vibrios en el agua (asteriscos rojos)
concentración de vibrios adheridos al plancton (asteriscos verdes) En un objetivo a largo plazo, se busca asociar firmas espectrales de sensores remotos a situaciones ambientales en las cuales se incrementen las masas algales Factores que influencian la luz que proviene del agua Para identificar los parámetros marinos que influencian la presencia, concentración y adhesión al fitoplancton de las bacterias marinas autóctonas
Microcosmos

basados en la muestra de agua marina de Caleri 2 de abril 2010 Condiciones favorables no favorecen la adhesión bacteriana a algas(23-25°C; 10°C, baja salinidad y concentración de nutrientes)

La adhesión más rápida se aprecio al momento de enfrentar condiciones adversas, como 2°C, 37 PSU.
La bacteria utilizada en los experimentos (V. parahaemolyticus) se adhiere solamente a uno de los tres tipos dominantes de algas (Prorocentrum y Cocconeis) Resultados Microcosmos Los datos in-situ:
proyecto VibrioSea
dos campañas en abril y junio del 2010 Medir el grado de correspondencia entre los datos medidos por RS y sus correspondientes mediciones en campo para el contenido de clorofila, materia en suspensión y temperatura de superficie del mar Medir el grado de correspondencia entre los datos medidos por RS y las mediciones en campo para el contenido de clorofila, materia en suspensión y temperatura de superficie del mar a lo largo de las estaciones del año y sitios de muestreo. In-situ Sensor Remoto Estación Anual Sitio de Muestreo R: 0.19 Escasa correspondencia dato in-situ/dato -sensor remoto:
el tamaño del pixel involucrado en la medición remota (300 metros): mezcla de tierra y agua al estar en zonas costeras
las escalas de medición pertenecen a diferentes órdenes de magnitud
las mediciones in-situ extraen los pigmentos algales del interior de la célula, cuando el sensor remoto obtiene sus mediciones del alga completa y todo el conjunto de pigmentos que ella posee
pequeña ventana temporal en la cual son directamente comparables, de una duración tan pequeña como de una hora
efecto de adyacencia In-situ Sensor Remoto Estación Anual Sensor Remoto In-situ Estación Anual Sitio de Muestreo Sitio de Muestreo Firmas espectrales correspondientes a la reflectancia observada en la campaña de abril de 2010. Firmas espectrales correspondientes a la reflectancia observada en la campaña de junio de 2010 Firma espectral obtenida con un espectrofotómetro de laboratorio del sitio Caleri 2 durante la campaña de junio de 2010 Firmas espectrales de la materia en suspensión y la clorofila-a, de acuerdo a datos obtenidos in situ en una expedición por la costa del mar Noruego Firmas espectrales del agua pura y de la sustancia amarilla, de acuerdo a datos obtenidos in situ en una expedición por la costa del mar Noruego Breve Introducción
Análisis de datos remotos e in situ
Análisis temporal y espacial
Análisis de la tendencia espacial
Exploración de firmas espectrales del agua
Conclusiones establece que existe una tendencia a que dos mediciones vecinas (muy cercanas) de una misma variable sean más similares que aquellas más distantes Supuesto fundamental Vibrios en el agua- Otoño 2007 Vibrios en el agua- Verano 2007 Otra causa de escasa correspondencia entre
los datos in-situ y de sensores remotos de Clorofila-a y Materia total en Suspensión, puede ser la morfología del lecho marino, sobre todo en zonas costeras

batimetría
La correlación del 92% de correspondencia entre el valor del pixel del sensor MODIS y los grados centígrados del sitio de muestreo para la SST Otra entrada a un algoritmo a considerar importante es la salinidad en el mar. La familia Vibronaceae necesita para su desarrollo de un cierto rango de sal en el agua, dadas las condiciones contrarias solo sobrevive y se mantiene latente. En el mar en la región del Norte Adriático además de la co-variación alta entre lugares cercanos, se muestra también una elevada variación conjunta entre lugares muy alejados. El uso del sensor CHRIS-Proba en el área de estudio brinda otro punto de vista novedoso. Permitió la exploración y aprendizaje de:

herramientas de procesamiento de imágenes
adquisisión de información de sensores de diferentes agencias y procedencias
presentación y aprobación dle un Proyecto a la ESA para adquisición de imágenes
dinámica de enfermedades transmitidas a través del agua
simbiosis entre bacterias y algas y las condiciones ambientales que la favorecen
Incorporación de un análisis de dependencia espacial en datos medidos en un medio fluido y continuo como el mar Existe evidencia que vincula la producción de toxinas en distintos miembros del fitoplancton con cambios en las condiciones oceánicas, mayor o menor cercanía a las costas. Posee bandas adecuadas para la discriminación de clorofila y ha revelado la firma espectral propuesta por otros autores (Folkestad, 2005) para la presencia de clorofila en el agua. Respalda la mencionada gran variabilidad del sistema de estudio. En pocos metros, las propiedades ópticas del agua se modifican rápidamente Respaldan la influencia del efecto de adyacencia sobre la señal medida por sensores remotos. Los patrones de reflectancia Siendo la temperatura del agua una de las variables determinantes en la presencia de Vibrios en el agua, es indispensable contar con el buen ajuste Por esto, se plantea la necesidad de algoritmos locales, ya que la zona de estudio es más bien una región de disrupción que una de transición. Podría aplicarse en situaciones particulares del Mar Argentino. Conclusiones Gracias... a Todos (Lipp et al. 2003, Louis et al. 2003, Maugeri et al. 2004) Resultados Para algunas variables de estudio, el nivel de asociacion de datos in situ con datos de sensores remotos no fue el esperado
algunos objetivos iniciales no se pudieron concretar el tamaño del pixel involucrado en la medición remota (300 metros): mezcla de tierra y agua al estar en zonas costeras las escalas de medición pertenecen a diferentes órdenes de magnitud las mediciones in-situ extraen los pigmentos algales del interior de la célula, cuando el sensor remoto obtiene sus mediciones del alga completa y todo el conjunto de pigmentos que ella posee pequeña ventana temporal en la cual son directamente comparables, de una duración tan pequeña como de una hora efecto de adyacencia
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