Dinámica espacio-temporal de dos décadas de los nutrientes en los lagos Yangtze-Huaihe revelado por teledetección

Área de la Ciencia:

• Ciencias ambientales Ciencias ambientales.
• La detección remota con sensores.
• Monitoreo de la calidad del agua Monitoreo de la calidad del agua

Sus antecedentes:

• La eutrofización acuática es una preocupación creciente, con el nitrógeno total (TN) y el fósforo total (TP) como indicadores clave.
• Las estaciones de monitoreo existentes son insuficientes para realizar evaluaciones integrales de lagos y regiones.
• La teledetección ofrece una solución potencial para el monitoreo a gran escala de la calidad del agua.

Objetivo del estudio:

• Estimar las concentraciones de TN y TP en 26 lagos en la región china Yangtze-Huaihe (YHR) de 2003-2023 utilizando teledetección y aprendizaje automático.
• Analizar las tendencias a largo plazo y los patrones espaciales de los indicadores de eutrofización.
• Proporcionar datos para una gestión eficaz de los recursos hídricos.

Principales métodos:

• Integración de los datos del espectroradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) con algoritmos de aprendizaje automático.
• Utilizó el modelo Extreme Gradient Boosting (XGB) para la estimación de TN y TP.
• Rendimiento del modelo validado utilizando el coeficiente de determinación (R2).

Principales resultados:

• El modelo XGB logró R2 de 0.56 para TN y 0.58 para TP.
• Los niveles de TN a largo plazo oscilaron entre 1,2 y 2,0 mg/L, con un 70% que superó los 1,5 mg/L después de 2015.
• Las concentraciones de TP generalmente oscilaron entre 0,10 y 0,16 mg/L, con un índice de estado trófico más alto para el fósforo (TSI_TP=74.30) que para el nitrógeno (TSI_TN=61.13).
• Fuentes fluviales externas identificadas como fuente primaria de fósforo.

Conclusiones:

• La teledetección y el aprendizaje automático proporcionan un método viable para el monitoreo a largo plazo de la eutrofización en los lagos.
• Los lagos YHR muestran un aumento de los riesgos de eutrofización, particularmente impulsados por el fósforo.
• El marco desarrollado es transferible para las evaluaciones de salud de los ecosistemas acuáticos globales.