Diagnóstico de la condición trófica del Lago Villarrica utilizando imágenes satelitales

Abstract

El lago Villarrica, ubicado en la región de la Araucanía, Chile, es un lago que ha permanecido en un estado meso-oligotrófico, pero que en 2018 fue declarado zona saturada por clorofila a , transparencia y fósforo disuelto por Resolución Exenta N°1066 del Ministerio del Medio Ambiente. En consecuencia, comenzó la elaboración del Plan de Descontaminación que tendrá por objetivo recuperar los niveles impuestos en la Norma Secundaria de Calidad Ambiental del lago Villarrica. La clorofila a es un índice de biomasa planctónica que permite caracterizar estado trófico, mientras que la teledetección de aguas continentales entrega información sobre las sustancias presentes en un cuerpo de agua a partir de la señal que captan los sensores. De esta manera, surge el interés de realizar un diagnóstico actual de la condición trófica del lago Villarrica en base a imágenes satelitales, evaluando la aplicabilidad de los satélites Sentinel 2 y 3, y de distintos algoritmos de detección de clorofila a encontrados en la literatura. Para Sentinel 2 se estudian algoritmos de 2 bandas de tipo: azul-verde, verde-rojo, rojo-NIR, y los algoritmos oceanográficos OC2 y OC4. Para Sentinel 3 se evalúan los algoritmos OC5 y C2RCC. La metodología se divide en dos casos de estudio: el primero comprende el análisis de muestras puntuales de clorofila a in situ entre 2018 y 2019, y el segundo utiliza una sonda de medición continua de fluorescencia de clorofila a entre enero y abril de 2020. Posteriormente se realiza la selección, corrección atmosférica y procesamiento de imágenes satelitales en el software SNAP, finalizando con un análisis estadístico en R entre clorofila a medida y simulada para determinar el desempeño de los algoritmos, empleando para su validación el coeficiente de determinación y el error cuadrático medio. Los resultados muestran que el lago Villarrica tiene una magnitud espectral promedio baja con un máximo en la región azul del espectro electromagnético, por lo que los algoritmos azul-verde son los mejores para detectar trofía. Los de mayor desempeño son los algoritmos oceanográficos OC2 y OC4 aplicados a Sentinel 2, superando al OC5 de Sentinel 3. Por ende, se sugiere emplear el satélite Sentinel 2 en la estimación de clorofila a por sobre Sentinel 3, pues este último debe continuar estudiándose. Durante los años 2018, 2019 y 2020 el lago Villarrica se mantuvo en condición oligotrófica, distinguiéndose las zonas litorales Villarrica, La Poza y Pucón por presentar un mayor nivel de trofía. La temporada estival de 2020 indicó una alta variabilidad en el estado trófico del lago durante esta época del año, reportándose dos floraciones algales. La génesis de las microalgas coincidió con el área litoral Pucón, el cual recibe la carga de nutrientes proveniente del río Trancura. Sin embargo, la circulación general indujo su desplazamiento, afectando otras zonas de este ecosistema acuático y demostrando la importancia de efectuar un monitoreo continuo sobre la calidad de sus aguas.