Masterarbeit

FERNSCHÄTZUNG UND SAISONALE VARIATION VON CHLOROPHYLL-A UND GESAMTSCHWEBSTOFFEN AM STANDORT GOLF VON GUINEA, NIGERIA

Andrew Ehiabhi Akhighu (03/2023-08/2023)

Betreuer: Carl Beierkuhnlein

Der Golf von Guinea (GoG) ist ein flaches, trübes Sedimentbecken an der Küste, das sich durch komplexe optische Eigenschaften auszeichnet. Interessanterweise hat keine frühere Forschung die tatsächlichen Daten des GoG mit der Wirksamkeit und Genauigkeit satellitengestützter Informationen zur Meeresfarbe verglichen. In dieser Studie wird zum ersten Mal versucht, Satellitenbilder des Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) zur Überwachung von zwei wichtigen Wasserqualitätsvariablen zu verwenden – Chlorophyll-a (Chl-a) und Schwebstaubkonzentrationen (SPM) am Standort GoG Nigeria . Generische Fernerkundungsalgorithmen – Normalized Difference Chlorophyll Index (NDCI) und Nechad et al., 2010 Suspended Particulate Matters (SPM) – wurden eingesetzt, um die Chl-a- und SPMKonzentrationen an 10 Probenahmeorten im Küstenmeer während der Trocken- und Regenzeit zu überwachen 2014 und 2015 repräsentativ. Um dieses Ziel zu erreichen, sind minimale Fehlerreflexionswerte erforderlich, die durch die Verwendung eines geeigneten atmosphärischen Korrekturmodells (AC) generiert werden. Dies erforderte die Evaluierung zweier weit verbreiteter atmosphärischer Korrekturmodelle, nämlich Fastline of Sight Atmospheric Analysis of Hypercubes (FLAASH) und Atmospheric Correction von OLI Lite (ACOLITE). Die Auswertung der ACOLITE- und FLAASH-Modelle ergab einen durchschnittlichen RMSE-Prozentsatz (Root Mean Square Error) von 6,66 % bzw. 14,49 %. ACOLITE wurde speziell für Binnen-, Küstenund Meeresgewässer entwickelt und weist eine höhere Genauigkeit auf als FLAASH. Die statistische Analyse zeigt außerdem, dass die Chl-a-Konzentrationen während der Trockenzeit aufgrund der Nährstoffverarmung durch Phytoplankton am höchsten sind. Die niedrigste geschätzte Chl-a-Konzentration (NDCI-Wert von ca. -0,6 5 mg m-3, entsprechend einem Chl-a- Bereich von 7,5 mg m-3) wurde während der Regenzeit an den Probenahmeorten im Lekki-Meer gefunden. Andererseits Andererseits werden die höchsten NDCI-Chl-a-Konzentrationen im Bereich von 0,3 bis 0,35 · 5 mg m-3 mit einem Chl-a-Bereich von 33-50 mg m-3 an den Probenahmestellen in den Ozeanen Ogun, Ondo, Delta und Lekki beobachtet absteigende Reihenfolge, während der Trockenzeit. Die Meeresprobenentnahmestellen in Bar-Beach und Badagary weisen über alle Jahreszeiten hinweg durchweg niedrigere Konzentrationen auf (im Bereich von -0,05 bis -0,2 · 5 mg m−3, bei einem Chl-a-Bereich von 7,5 mg m−3). . In ähnlicher Weise zeigt die statistische Analyse, dass die höchsten SPM-Konzentrationen an den Probenahmestellen im Ogun- und Lekki-Ozean gefunden werden (98,8 mg l-1 bzw. 68,3 mg l-1). Die niedrigsten Konzentrationen, etwa 15,03 mg/l, werden an den Probenahmestellen im Meer in Badagary und Bar-Beach geschätzt. Obwohl in der Trendanalyse von SPM kein einheitliches Muster erkennbar ist, beobachteten wir höhere Konzentrationen, die während der Trockenzeit am Arcuate-Delta und an der Strandküste stärker zu spüren waren, während an der Lagune und der Mahin-Schlammküste eine höhere Konzentration eher in der Regenzeit zu beobachten war. In einem Abschnitt des Untersuchungsgebiets wurde eine Analyse zur Erkennung von Ölverschmutzungen unter Verwendung von Sentinel-1-Bildern der Europäischen Weltraumorganisation durchgeführt, um die daraus resultierende räumliche Variabilität oder die beobachteten Anomalien von Chl-a und SPM im Untersuchungsgebiet weiter zu erklären. Diese Analyse bestätigt das Vorhandensein erheblicher Kohlenwasserstoffe (Rohöl) in Oberflächengewässern im Arcuate Delta und an der Strandküste (südöstlicher Abschnitt) des Standorts GoG Nigeria, was die bei den Chl-a- und SPM-Konzentrationswerten festgestellten Anomalien stützt. Trotz der Herausforderungen, die sich aus dem niedrigen Signal-Rausch- Verhältnis (SNR) und der erweiterten Wellenlänge von L8 OLI ergeben, die sich auf die Fähigkeit des Sensors zur genauen Messung des Strahl- oder Reflexionsgrads des Wassers auswirken können, gepaart mit dem Fehlen spezifischer regionaler Algorithmen für den Golf In Guinea stellt diese Studie den ersten Versuch dar, Fernerkundungsinstrumente in diesem Gewässer einzusetzen. Folglich lenkt diese Studie die Aufmerksamkeit auf alternative Datenquellen zum Abrufen regionaler wesentlicher Ozeanvariablen (EOV) in einer dynamischen Umgebung wie der GoG. Es unterstreicht auch die Notwendigkeit der Entwicklung neuer Sensorplattformen für wolkenverseuchte Regionen und spezifischer regionaler Fernerkundungsalgorithmen, insbesondere für Chl-a und SPM.