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25 septiembre, 2017
Dr. Sergio Cerdeira EstradaSubcoordinador de Monitoreo Marino
Registro de especímenes colectados en el SNIB-CONABIO (1730-2010)Diferencias marcadas en el esfuerzo del muestreo en la tierra y el mar en México
11,122 km de longitud de la línea de costa (exclusivamente en su parte continental y sin incluir litorales insulares):Similar a la distancia que une la ciudad de Buenos Aires con Roma.
Reto: poder conocer a detalle su biodiversidad marina y su relación con el ecosistema costero.
Extensión: oceánica (~62 %) y terrestre (~38 %)
3,149,920 km2 de extensión de las Zonas Marítimas de Jurisdicción Nacional: Mar territorial [km2] + Zona Económica Exclusiva (incluyendo la zona contigua) [km2]
1. Muestreos - No monitoreos
2. Falta de infraestructura de monitoreo (boyas, sensores) al nivel nacional
3. Pocos estudios sistematizados y dipersos
4. Falta de observaciones maritimas con series de tiempo al nivel nacional
5. Falta de conocimiento de procesos oceanograficos y la dínamica ambiental
6. Falta de de infraestructura para monitoreo de fenómenos perturbadores
Entre otros…
Económico
Investigación
PrevenciónPronóstico de la intensidad de tormentas tropicales y huracanes
Alerta temprana de afloramientos de algas nocivas (marea roja)
Cambio climático: acidificación del océano (CO2)
Productividad primaria marina
Datos ambientales (p.e. meteorológicos)
Datos geo/bio-fisicos (p.e. calidad de agua)
Modelación (modelos marítimos de circulación, cambio climático)
Derrames de petróleo (marea negra) - Detección temprana de contaminantes
Afloramientos de algas nocivas (marea roja) -> pescaría, turismo
Alertas automatizadas de la condición del oleaje peligroso para la navegación
(altura de ola)
Alerta temprana y monitoreo de zonas de hipoxia
Apoyo en la prevención y mitigación de desastres naturales y
antropogenicos
Apoyo en el monitoreo de efectos de cambio climático
Eventos meteorológicos extremos (huracanes, frentes fríos)
Acidificación del océano (pH) Captura del CO2
Blanqueamiento de corales (estrés térmico)
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Recepción de MODIS (Terra y Aqua) y AVHRR/NOAA, VIIRS
Antena en CONABIO, México D.F.
Capacidades tecnológicas en la CONABIO…… para el monitoreo marino usando sensores remotos satelitales
Circulo de recepción de datos
Antena en CONABIO, México D.F.
2015: Nueva antena de recepción de MODIS y VIIRS
SATMO: Compuestos 2002-2011 Clorofila-a y Temperatura superficial promedio MODIS/Aqua
Mensual
Semanal
Concentración de clorofila Temperatura superficial del mar
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Monthly and 8-Days Anomaly2002-2009 MODIS/Aqua
Anomaly MODIS/Aqua = Mean Composites - Composites 2002-2009 Mean climatology
Sea Surface TemperatureMonthly Anomaly Animation
Chlorophyll-a concentrationMonthly Anomaly Animation
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Capacidades tecnológicas en la CONABIO…… para el monitoreo marino in situ usando sensores
Paquete Óptico (WetLabs)
Sonda multiparamétrica
6600 v2-4 (YSI)
GER-1500 Espectro-radiómetro hiperespectral con
carcasa sub-acuática
Mediciones ópticas en la columna de agua
- Radiancia por encima del agua (Rrs)- Reflectancia del fondo marino.
- Retrodispersión (bb): Tipo de partículas. Turbidez- Fluorescencia: Concentración de Chl y CDOM
- Temperatura- Conductividad (salinidad)- Turbidez- Oxígeno Disuelto- Clorofila- pH
Mediciones ópticas
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
LABORATORIO DE MONITOREO MARINO – CONABIOUnidad Académica Sistemas Arrecifales. Instituto de Ciencias del Mar y Limnología – UNAM, Puerto Morelos, Quintana Roo
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Monitoreo de los FANs
• in situ con sensores.• in situ con sensores en boyas
oceánicas.• usando sensores remotos
satelitales.
Desarrollar e implementar un Sistema Satelital de Alerta Temprana de Florecimientos Algales (SATFA) basado en datos de campo e imágenes satelitales.
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Protocolo de muestreo in-situ
y satelitalIntroducción Percepción remota y óptica marina
Uso de imágenes de color del mar para la detección de FANs y planificación de sálidas de campo y monitoreo
Optica: Disco de secchi, Fluorímetros, Absorción y Retrodispersión, Pigmentos
Microscopía: Colecta de muestras, métodos de enumeración y fijación
Colección de muestras: Botellas hidrólogicas, redes de fitoplancton
Logística, embarcación y toma de muestras de cálidad
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Area de estudio y estaciones de
muestreo in-situ
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Dzilam de
Bravo y
Holbox (27-
30 Aug.
2011)
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Secuencia MODIS-
NASA-USF FLH
(Aqua y Terra)
Yucatan
Jul 16 – Oct 6, 2011
6/10/11
24/8/11
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Monitoreo comunitario
TransparenciaTemperatura Fotografías de especiesFotografías del marToma de muestra de aguaPosicionamiento
http://www.biodiversidad.gob.mx/pais/mares/boyasmex
Próximos pasos: Consorcio para el desarrollo y la puesta en operaciones de boyas de bajo costo en México
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
2012-2017
HotSpot 8days-weekly (Jul.2002-Jun.2011) DHW 8days-weekly (Jul.2002-Jun.2011)
Bleaching Alert Area: 8days-weekly (Jul.2002-Jun.2011)
Coral Bleaching Degree Heating Weeks (DHW)Coral Bleaching HotSpot
Stress Level Definition Effect
No Stress HotSpot <= 0 No bleaching
Bleaching Watch 0 < HotSpot < 1
Bleaching Warning HotSpot >= 1 y 0 < DHW < 4 Possible Bleaching
Bleaching Alert Level 1 HotSpot >= 1 y 4 <= DHW < 8 Bleaching Likely
Bleaching Alert Level 2 HotSpot >= 1 y DHW >= 8 Mortality Likely
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Instalación de 12 termómetros HOBO en la Riviera Maya (Arrecife Mesoamericano)
HOBO Water Temperature Pro v2 Data Logger - U22-001
Registro de la temperatura en el coral de AkumalOctubre 2012 – Febrero 2013
Proyecto en colaboración con Amigos de Sian Ka’an
Yucatan Peninsula
Mexico
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Proyecto:
Monitoreo de Arrecifes Coralinos:
Blanqueamiento de Corales
Ciencia Comunitaria
Sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México.
Automatizar algoritmos FAI & AFAI para la detección de Sargassum usando MODIS, VIIRS y Sentinel.
En desarrollo …
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Cartografía de la cobertura béntica y relieve submarino
23 imágenes satelitales WorldView-2 (2 m res. espacial)
674 observaciones in situ (Fotografías, videos, registros de especies, identificación de paisajes y cobertura)
Más de 1 millón de datos de sondeo batimétrico o de profundidad
1001 km2 de área cartografiada
Un promedio de 18 m de profundidad cartografiada
Área de estudio e insumos
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Cobertura
Bentónica: Muestreo In situ
Trabajo in-situ
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
ESPECTRORADIÓMETRO GER-1500
ESTACIÓN
51-M-5
Obtención de 124 firmas espectrales características de los diferentes hábitats bentónico usando el espectroradiómetro GER-1500
COBERTURA
del
SUSTRATO
100 %
Arena
ESTACIÓN
51-M-5
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.ESPECTRORADIÓMETRO GER-1500
ESTACIÓN
OPT08
Obtención de 124 firmas espectrales características de los diferentes hábitats bentónico usando el espectroradiómetro GER-1500
Borde de macizo de coral muerto, substrato corales muertos, algunas colonias de P. divarigata vivos, B. asbestinum, Dictyota sp, algas filamentosas, Penicillus sp.
ESPECTRORADIÓMETRO GER-1500
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Espectroradiometría de campo
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
400
.87
412
.82
424
.68
436
.45
448
.16
459
.8
471
.39
482
.94
494
.44
505
.9
517
.34
528
.74
540
.11
551
.47
562
.79
574
.09
585
.37
596
.63
607
.86
619
.07
630
.26
641
.42
652
.55
663
.66
674
.74
685
.79
696
.81
refl
ect
anci
a %
corales escleractinios (color marrón)
promedio
máximo
mínimo
media + desv
media-desv
Banco de firmas hiperespectrales de la Cobertura Béntica: Espectro-radiómetro de campo (GER-1500)
http://www.biodiversidad.gob.mx/mares/spesig
HCA Separabilidad espectral
Entrenamiento para clasificación de cobertura + SNIB Validación de mapas y difusión
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Pre-procesamiento
Corrección atmosférica
Corrección del reflejo solar (sunglint)
Corrección de adyacencia
Corrección de columna de agua
Intercalibraciónradiométrica
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Índice de correlación lineal: R2 = 0.96
Error medio cuadrático: RMSE = 11 %
Dispersión In-situ/Satelital
Batimetría satelital Batimetría in-situ
Validación de la batimetría satelital para Puerto Morelos
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
A. Primer nivel de Terraza1. Piso Lagunar2. Arrecife Posterior3. Cresta Arrecifal4. Arrecife Frontal5. Macizo Rocoso
B. Segundo nivel de terraza
Pendiente
Batimetría
Orientación
Puerto Morelos
Relieve Submarino del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe Mexicano: Puerto Morelos
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Simbología
Primer Nivel de Terraza
Segundo Nivel de Terraza
Arrecife Frontal
Piso Lagunar
Arrecife Posterior
Cresta Arrecifal
Macizo Rocoso
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Cobertura béntica
Comunidad de
Pastos Marinos
Vegetación mixta
Sedimentos1
3
2
4 Macroalgas
3
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Cobertura béntica
Estructuras coralinas
Tocones y pedacería de coral
5
3
6
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Cobertura béntica
Octocorales y corales
Octocorales7
8
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Cobertura béntica
Arrecife rocoso9
3
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
3
23%
33%
3%
28%
1%3% 8%
1% 0.7
Porcentaje de cobertura por clase EACM continental
Sedimentos
Comunidad de Pastos marinos
Pastos Marinos y Macroalgas
Macroalgas
Estructura Coralina
Tocones y Pedacería de Coral
Octocorales
Octocorales y Corales
Arrecife Rocoso
Área total: 1001 km
Resultados: Cobertura béntica por clases
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Evaluación por expertos
Clave Clase
1 Sedimentos
2 Comunidad de Pastos marinos
3 Pastos marinos y macroalgas
4 Macroalgas
5 Estructura coralina
6 Tocones y Pedacería de coral
7 Octocorales
8 Octocorales y corales
9 Arrecife rocoso
Conocimiento del Ecosistema Arrecifal Coralino del Caribe mexicano.
Acceso a los productos en Conabio: Geoportal
http://www.conabio.gob.mx/informacion/gis/Biodiversidad | Cartografía de Arrecifes Metadatos | Shape files | KMZ
MARES MEXICANOS - CONABIOhttp://www.biodiversidad.gob.mx/pais/mares/arrecifesam/hab_bat.html
Video divulgativo “El fondo somero del arrecife del Caribe mexicano visto desde el espacio”en VIMEO-Conabio: https://vimeo.com/221686483
Actividad 1. Generar bases de datos marino-costeros de México a partir de la obtención de información espacio-temporal, que permita establecer un Sistema de Información y Análisis Marino-Costero de los Mares Mexicanos, útil en la toma de decisiones.
Actividad 2. Establecer los protocolos para el monitoreo de la biodiversidad marina en Áreas Marinas Protegidas de México a partir de la obtención de información espacio-temporal, que permita establecer un Sistema de Información y Análisis Marino-Costero de los Mares Mexicanos, útil en la toma de decisiones.
Actividad 3. Implementar sistemas operacionales de monitoreo satelital de los ecosistemas marinos de México de alerta temprana para la toma de decisiones basado en el desarrollo del Sistema Satelital de Monitoreo Oceánico (SATMO).
Actividad 4. Diseñar un Sistema Integral de Monitoreo de la Biodiversidad en los Ecosistemas Marino-Costeros de las Áreas Marinas Protegidas de México que permita generar conocimiento para un manejo sustentable, en un contexto de cambio y variabilidad climática.
Actividad 5. Evaluar la influencia de la variabilidad y cambio climático, de los fenómenos globales y de los eventos extremos sobre la biodiversidad marina en México.
“Nuestro país requiere un plan de investigación oceánica quemaximice las oportunidades para colectar, administrar yanalizar datos oceánicos, que contemple maneras decompartir recursos y que proporcione la informaciónrequerida para que los tomadores de decisiones utilicenbases científicas para el uso y la protección de nuestrosmares”.
Capital Natural de MéxicoVol. I: Conocimiento actual de la biodiversidad. Conabio, México
Lara-Lara, J.R., et al. 2008. Los ecosistemas marinos.
Gracias
Desarrollo de inteligencia para la toma de decisiones sobre el Capital Natural de México …
http://www.biodiversidad.gob.mx/mares