Ytelser og anvendelser ved bruk av fjernmålingsdata i overvåking av vannkvalitet for norske innsjøer. Evaluering av MERIS, Sentinel-2 og Sentinel-3 produkter

Sammendrag

Formålet med dette prosjektet har vært å teste bruk av fjernmålingsdata i innsjøovervåkingsprogram drevet av Miljødirektoratet. Miljøovervåking av norske innsjøer er utfordrende ettersom det er et stort antall innsjøer samt at flere av disse har en fjerntliggende beliggenheten. Bruk av kostnadseffektive metoder som fjernmåling kan gi et supplement til in situ overvåkingen som brukes i dag. Innsjøene blir i hovedsak vurdert enten ved stedlig overvåking; gruppering og ekstrapolering til lignende innsjøer eller basert på ekspertvurdering. Med EU-kommisjonen sitt Copernicus-program med flere satellittsensorer inkludert i programmet tilpasset for bruk til miljøovervåking av vannkvalitet, kan benyttelse av optiske satellitt data utvikles til en operasjonell tjeneste. For at et operativt system skal kunne være på plass er det flere trinn som må utvikles, og noen trinn er tatt gjennom dette arbeidet. Studier fra fem forskjellige innsjøer er gjennomført; Mjøsa, Tyrifjorden, Steinsfjorden, Vansjø og Hemnessjøen. For det første er ytelsen til noen satellittalgoritmer testet for MERIS, Sentinel-2 (S-2) og Sentinel-3 (S-3), og resultatene er generelt gode for Klorofyll a (Klf-a), totalt suspendert materiale (TSM) og siktdyp. Reflektansspektra fra henholdsvis MERIS og S-2 og S-3 viser forventet spektral signatur for resultatene fra atmosfære korreksjon algoritmen FUB (Free University Berlin) og C2RCC (Case2RegionalCoastColour). Spektrene ser imidlertid annerledes ut mellom de ulike innsjøene og noen ganger også mellom ulike stasjoner innenfor samme innsjø. Dette kan forklares med naturlig variasjon i de ulike vannkvalitetsparameterne som Klf-a, TSM og farget oppløst organisk materialet (cDOM). Likevel vil ytterligere in situ reflektansmålinger være helt nødvendig for å kunne bekrefte disse antagelsene. Tidsserien med MERIS-data viser en god overenstemmelse med overvåkingsdatasettet samt at kvaliteten på parameterne fra S-2 for årene 2016-2018 virker lovende. Den tidsmessige variasjonen i S-2 dataene følger Klf-a fra in situ data i de fleste tilfeller, selv om det er avvik mellom tidspunktene for observasjonene. I Mjøsa fanger S-2 data opp vårsmeltingen med høyt partikkelinnholdet ved elveutløpet av Gudbrandalslågen, mens det ikke er tilfellet for in situ datasettet. (...)