An empirical remote sensing algorithm for retrieving total suspended matter in a large estuarine region

Abstract

The Río de la Plata is a large, shallow estuary located at approximately 35°S and flowing into the southwestern Atlantic Ocean. It carries a high amount of nutrients and suspended particulate matter, both organic and inorganic, to the adjacent shelf waters and is considered among the most turbid estuarine systems in the world. Knowledge of the concentration and spatial and temporal variability of these materials is critical for any biological study in the Río de la Plata. In this work, the relationship between suspended particulate matter and turbidity is empirically established in order to derive suspended particulate matter maps from satellite data (MODIS-Aqua) for the Río de la Plata region. A strong correlation between suspended particulate matter and turbidity was found (Pearson correlation coefficient =0.91) and the linear regression (slope =0.76 and intercepts =12.78, R2=0.83) explained 83% of the variance. The validation of the empirical algorithm, using co-located and coincident satellite and in situ measurements, showed good results with a low mean absolute error (14.60%) and a small and positive bias (3.04%), indicating that the estimated suspended particulate matter values tend to slightly overestimate the field values.

El Río de la Plata es un estuario extenso y somero ubicado aproximadamente a 35°S en el Océano Atlántico suroccidental. Es uno de los sistemas más turbios del planeta, transporta una gran cantidad de nutrientes y material particulado en suspensión, tanto orgánico como inorgánico, a las aguas de la plataforma continental adyacente. El conocimiento de la concentración de estos materiales y su variabilidad espacio-temporal son críticos para cualquier estudio biológico en la región. En este trabajo, se estableció empíricamente la relación entre el material particulado en suspensión y la turbidez, a fin de obtener distribuciones espaciales de material particulado en suspensión a partir de datos satelitales (Aqua-MODIS). Se encontró una fuerte correlación entre el material particulado en suspensión y la turbidez (coeficiente de correlación de Pearson =0.91) y la regresión lineal obtenida (pendiente =0.76 ordenada al origen =12.78, R2=0.83) explicó el 83% de la variación de los datos. La validación, utilizando mediciones satelitales y datos in situ coincidentes, mostró buenos resultados con un bajo error absoluto medio (14.60%) y un sesgo pequeño y positivo (3.04%), lo que indicó que los valores de material particulado en suspensión estimados tienden a sobrestimar ligeramente los valores de campo.