Implementación y validación de un algoritmo para la estimación del espesor óptico de aerosoles sobre el valle geográfico del río Cauca a partir de mediciones satelitales de resolución espacial moderada

Abstract

El objetivo de esta investigación consistió en implementar y validar el Algoritmo Simplificado de Recuperación de Aerosoles (SARA) para estimar el Espesor Óptico de Aerosoles - AOD en el valle geográfico del río Cauca. El algoritmo SARA se implementó utilizando los productos MODIS/TERRA: MOD02HKM (radiancias calibradas a 500 m), MOD03 (geolocalización a 1 km), MOD09GA (reflectancia de la superficie a 500 m) y MOD35_L2 (máscara de nubes). Estos datos se procesaron bajo tres supuestos principales: (i) la superficie presenta un comportamiento lambertiano, (ii) se consideró dispersión simple de los aerosoles, y (iii) tanto el albedo de dispersión como el factor de asimetría se mantuvieron constantes durante el día. Los resultados obtenidos se contrastaron con las mediciones de la estación AERONET – UNC Palmira y el producto MOD04_3K de MODIS, que proporciona datos de AOD con una resolución espacial de 3 km. Tras la calibración de los datos, el algoritmo SARA alcanzó una correlación de 0.94 con MODIS/MOD04_3K y de 0.83 con AERONET- UNC Palmira. Durante el 2018, el AOD en el VRC presentó una tendencia regional, con mayores concentraciones en las principales ciudades, especialmente en zonas con alta actividad industrial o un gran parque automotor, como Cali, Palmira y Buga (Texto tomado de la fuente).

The objective of this research was to implement and validate the Simplified Aerosol Retrieval Algorithm (SARA) for estimating Aerosol Optical Depth (AOD) in the geographical valley of the Cauca River. SARA was implemented using MODIS/TERRA products: MOD02HKM (calibrated radiances at 500 m), MOD03 (geolocation at 1 km), MOD09GA (surface reflectance at 500 m), and MOD35_L2 (cloud mask). Data processing was based on three key assumptions: (i) the surface exhibits Lambertian behavior, (ii) single scattering of aerosols was considered, (iii) scattering albedo and asymmetry factor both remained constant throughout the day. The results were validated against measurements from the AERONET – UNC Palmira station and the MODIS MOD04_3K product, which provides AOD data at a spatial resolution of 3 km. After data calibration, SARA achieved a correlation of 0.94 with MODIS/MOD04_3K and 0.83 with AERONET – UNC Palmira. In 2018, AOD in the Cauca River Valley exhibited a regional trend, with higher concentrations in major cities, particularly in areas with significant industrial activity or large vehicle fleets, such as Cali, Palmira, and Buga.