Identificación de anomalías termales mediante el infrarrojo térmico, banda 6 del Landsat 7 ETM+, isla Decepción (62º55"S 60º37"O), región Antártica

PÉREZ, D.; GOYANES, G.; WINOCUR, D.; VIEIRA, G.; CASELLI, A.

Córdoba

Congreso; XIX Congreso Geológico Argentino; 2014

Asociación Geológica Argentina

El objetivo del presente estudio, consistió en la identificación y mapeo de anomalías térmicas mediante el procesamiento de datos del sensor Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +) Landsat 7. El chequeo de campo permitió corroborar estas anomalías actuales, y sus correspondientes temperaturas, como así también diferentes amplitudes térmicas para la región de estudio. Si bien se identificaron un amplio rango de temperaturas, también se buscó evaluar el potencial del sensor ETM+, en cuanto a la identificación de nuevas anomalías térmicas desconocidas en la Isla hasta el presente estudio. Además, se realizó un modelo de elevación digital DEM (Digital Elevation Model) de la región de estudio el que permitió una visión global de las diferentes temperaturas y en los diferentes cráteres. La región de estudio se localiza en la Isla Decepción (63°00´ LS-60º35´LO), la cual forma parte de la provincia geológica independiente Península Antártica (Caminos, 1972), conformando una serie de islas pertenecientes a las Shetland del Sur. La imagen utilizada para este análisis corresponde a la escena con path 217 y row 104 del sensor ETM y fecha de adquisición 19 de enero de 2003. El sensor Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) Landsat 7, posee características propias en el canal del infrarrojo térmico (IR) (Banda 6), la cual le permiten ser utilizada en la identificación de anomalías térmicas como así también campos de fumarolas activas o lagos de cráteres activos. El ETM+, permite monitorear volcanes activos, anomalías térmicas, teniendo la capacidad de detectar la temperatura en cada una de esas anomalías. El Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) presenta una muy alta resolución espacial en la banda 6 del infrarrojo térmico (IR), tiene un pixel de 60x60 metros, un centro de longitud de onda 11.450 micrómetro; un rango de longitud de onda 10.40?12.50 micrómetro; y temperatura mínima de -33 (°C), temperatura máxima de 51 (°C). El sensor Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +) adquiere datos de temperatura los cuales son almacenados como un número digital (DN) con un rango entre 0 y 255; los cuales se pueden convertir a temperatura en grados Kelvin/Celsius. El primer paso es convertir los valores de DNs a valores de radiancia, luego hacer la corrección atmosférica de esos valores de radiancia, y por ultimo esos valores convertirlos a temperatura, en grados Kelvin/Celcius. El pasaje a valores de radiancia (Wm2Am1sr1) en la band 6 del ETM+, fue calculado a partir de los DN, usando las ecuaciones estandarizadas de la NASA (2003). En el ETM+, la band 6 captura los valores de radiancia dentro del espectro electromagnético entre 10.4 y 12.5 nanómetros. La fórmula para convertir valores de DNa radiancia es: CVR1=gain*DN+bias; donde,CVR1 es el valor de radiancia para cada pixel, DN es el valor del numero digital de cada pixel, gain es el valor de ganancia específica para cada banda, bias es el valor de polarización especifico para cada banda. Una vez que los valores de DNs de la banda termal, fueron convertidos a valores de radiancia, se realiza la corrección atmosférica a esos valores según Coll et al (2010); y luego se deben pasar esos valores (radiancia corregidos) a temperatura; para lo cual se debe simplemente aplicar la inversa de la función de Planck para derivar los valores de la fórmula y convertir radiancia (brillantes) a temperatura, con la siguiente fórmula: T = K2 / ln ((K1*) / CVR1) +1; donde T es la temperatura en grados kelvin, CVR1 es el valor de radiancia para cada pixel,  es emisividad, K1 y K2 son constantes variables para cada sensor TM o ETM. Esta metodología, fue aplicada a la escena path 217 y row 104 del sensor ETM, con lo cual se obtuvieron toda una gama de temperaturas en la Isla Decepción. Estos datos fueron corroborados con datos de campo y se pudo comprobar que las temperaturas tomadas por el sensor ETM respecto de la superficie terrestre son confiables; y que además se pudieron detectar zonas con temperaturas indicativas de posibles centros volcánicos no reconocidos aun en la isla. A partir del análisis de la banda termal 6 del ETM, se pudieron determinar cinco rangos principales de temperaturas en toda la isla. 1) 6.45 a 10.48: 2) 10.48 a 14.50; 3) 14.50 a 18.53; 4) 18.54 a 22.56; 5) 22.56 a 26.58 (Figura 1). Estos rangos de temperatura han sido corroborados por Goyanes et al. (este congreso), mediante la identificación en terreno de las principales áreas con anomalías geotérmicas y monitoreo térmico. La identificación de temperaturas mediante el sensor ETM+, de una región tan inhóspita como la isla Decepción, sumado a la corroboración de esos datos mediante el chequeo de campo, indican que la banda 6 del infrarrojo termal es una gran herramienta para examinar la cubierta terrestre, generar mapas de temperaturas superficial y análisis de anomalías térmicas regionales, y es particularmente útil para su uso en regiones inhóspitas de difícil acceso.