Resumo O uso de satélites para o monitoramento de florestas é uma prática conhecida e comum. Entretanto o monitoramento remoto da qualidade da água ainda é escarça. Nos Estados Unidos da América (EUA), o uso deste tipo de dado está começando a ser utilizado para o monitoramento da floração de cianobactérias tóxicas (FCTs). Essa ferramenta poderosa pode ser utilizada para gerar avaliações espaciais e temporais das FCTs. Entretanto, a falta de informação sobre a sua acurácia ainda é um desafio – especialmente em países tropicais e equatoriais. Esta perspectiva discute as vantagens e desafios de iniciativas atuais que utilizam dados de Observação da Terra para o gerenciamento de FCTs como por o exemplo o “Lake Erie’s HAB Bulletin” e o “Project CYAN” – ambos nos EUA. Adicionalmente, também foi discutido a aplicação de técnicas de sensoriamento remoto para o monitoramento de FCTs em águas continentais brasileiras.

Abstract The use of satellites for monitoring forests is common and well-known practice. However, the operational remote monitoring of water quality from space is still under development. In the United States of America (USA), the use of this type of data is just now being applied to operationally monitor cyanobacterial harmful algal blooms (CHABs). This powerful tool can be used to generate temporal and spatial assessments of CHABs, however the validation of the retrieved information is still a challenge - especially in tropical and equatorial countries. This commentary discusses the advantages and challenges of current initiatives that use Earth Observation data for managing CHABs such as “Lake Erie’s HAB Bulletin” and “Project CYAN” - both in the USA. Additionally, it was also discussed the application of remote sensing techniques to monitor CHABs in Brazilian inland waters.

A eutrofização em sistemas aquáticos possui como uma de suas consequências as florações de algas, entre elas as algas com a capacidade de produzir toxinas. Dentre elas, algumas espécies de cianobactérias, também conhecidas como algas azul-esverdeadas, se destacam devido ao seu poder de adaptação na coluna da água. Dessa forma, a distribuição horizontal de suas florações é essencial, não apenas para o meio ambiente, mas também para a saúde pública. A utilização do sensoriamento remoto para o mapeamento dessas florações tem sido explorada por meio da modelagem bio-óptica da ficocianina, um pigmento único das cianobactérias de águas interiores. Entretanto, o baixo número de sensores com a banda espectral da absorção da ficociana dificulta o desenvolvimento de modelos semi-analíticos. O trabalho avaliou a utilização de um modelo empírico para a identificação qualitativa de florações de cianobactérias utilizando os sensores TM e ETM+ a bordo dos satélites Landsat 5 e 7. Cinco imagens foram adquiridas para a aplicação do modelo. Além das imagens foram utilizados dados coletados no reservatório de Guarapiranga, na região metropolitana de São Paulo, da contagem de cianobactéria (cel/mL), que foi utilizada como indicador de biomassa de cianobactéria. A análise dos valores do modelo sem a utilização dos fatores de calibração proposta para um lago temperado teve uma média correlação (R²=0.81, p=0.036) já com a utilização dos mesmos fatores de calibração houve uma alta correlação com os valores da contagem de cianobactérias (R²=0.96, p=0.003). O modelo empírico analisado mostrou-se capaz de ser utilizado como uma importante ferramenta para os tomadores de decisão, uma vez que fornece uma informação da distribuição horizontal das florações, que não pode ser obtida por meio das técnicas tradicionais de monitoramento.

Algae bloom is one of the major consequences of the eutrophication of aquatic systems, including algae capable of producing toxic substances. Among these are several species of cyanobacteria, also known as blue-green algae, that have the capacity to adapt themselves to changes in the water column. Thus, the horizontal distribution of cyanobacteria harmful algae blooms (CHABs) is essential, not only to the environment, but also for public health. The use of remote sensing techniques for mapping CHABs has been explored by means of bio-optical modeling of phycocyanin (PC), a unique inland waters cyanobacteria pigment. However, due to the small number of sensors with a spectral band of the PC absorption feature, it is difficult to develop semi-analytical models. This study evaluated the use of an empirical model to identify CHABs using TM and ETM+ sensors aboard Landsat 5 and 7 satellites. Five images were acquired for applying the model. Besides the images, data was also collected in the Guarapiranga Reservoir, in São Paulo Metropolitan Region, regarding the cyanobacteria cell count (cells/mL), which was used as an indicator of CHABs biomass. When model values were analyzed excluding calibration factors for temperate lakes, they showed a medium correlation (R²=0.81, p=0.036), while when the factors were included the model showed a high correlation (R²=0.96, p=0.003) to the cyanobacteria cell count. The empirical model analyzed proved useful as an important tool for policy makers, since it provided information regarding the horizontal distribution of CHABs which could not be acquired from traditional monitoring techniques.

O monitoramento ambiental de sistemas aquáticos é uma importante ferramenta para subsidiar as tomadas de decisão e o gerenciamento ambiental. Séries temporais de longo prazo de dados contínuos são fundamentais para a caracterização desses sistemas aquáticos. O objetivo deste trabalho é o de apresentar o sistema integrado de monitoramento ambiental (SIMA), um sistema que amostra séries temporais de dados limnológicos e meteorológicos e os armazena em um sistema baseado na web. As variáveis ambientais amostradas pela boia SIMA são: clorofila-a (µgL-1), temperatura da superfície da água (ºC), temperatura da coluna d'água por uma cadeia de termistores (ºC), turbidez (NTU), pH, concentração de oxigênio dissolvido (mg L-1), condutividade elétrica (µS cm-1), velocidade do vento (ms-1) e direção do vento (º), umidade relativa (%), radiação incidente de ondas curtas (Wm-2), pressão atmosférica (hPa). Os dados são amostrados em um intervalo de tempo pré-determinado (1 hora) e são transmitidos por satélite em tempo quase real para qualquer usuário que esteja a um radio de até 2500 km do local de aquisição dos dados. Atualmente estão sendo monitorados 11 reservatórios hidrelétricos via boia SIMA. Uma estatística básica (média e desvio padrão) dos dados e exemplo de séries temporais de alguns parâmetros são apresentados. Entretanto, problemas relacionados aos sensores e ao satélite de coleta de dados foram identificados devido à alta frequência amostral de aquisição dos dados. Os problemas relacionados aos sensores ocorrem devido às características ambientais de cara sistema aquático em monitoramento. Em águas ácidas os sensores de qualidade de água se degradam com maior rapidez, e os dados coletados se tornam inválidos. Outro problema é a infestação de perifíton nos sensores, o que pode causa erro de leitura. Os problemas relacionados ao satélite envolvem a recepção do dado, o qual ocorre somente quando o satélite passa sobre a antena da boia SIMA. Contudo, devido a posição da constelação de satélites algumas localizações não estão totalmente cobertas. O sistema SIMA é uma importante ferramenta para o monitoramento da qualidade da água e dos parâmetros meteorológicos, que pode inclusive contribuir para a caracterização da dinâmica de sistemas aquáticos. Os dados também podem ser utilizados para alimentar modelos hidrodinâmicos, e avaliar os efeitos de eventos meteorológicos no sistema aquático.

Environmental monitoring of aquatic systems is an important tool to support policy makers and environmental managers' decisions. Long-term, continuous collection of environmental data is fundamental to the understanding of an aquatic system. This paper aims to present the integrated system for environmental monitoring (SIMA), a long-term temporal series system with a web-based archive for limnological and meteorological data. The following environmental parameters are measured by SIMA: chlorophyll-a (µgL-1), water surface temperature (ºC), water column temperature by a thermistor string (ºC), turbidity (NTU), pH, dissolved oxygen concentration (mg L-1), electric conductivity (µS cm-1), wind speed (ms-1) and direction (º), relative humidity (%), shortwave radiation (Wm-2) and barometric pressure (hPa). The data were collected in a preprogrammed time interval (1 hour) and were transmitted by satellite in quasi-real time for any user within 2500 km of the acquisition point. So far, 11 hydroelectric reservoirs are being monitored with the SIMA buoy. Basic statistics (mean and standard deviation) and an example of the temporal series of some parameters were displayed at a database with web access. However, sensor and satellite problems occurred due to the high data acquisition frequency. Sensors problems occurred due to the environmental characteristics of each aquatic system. Water quality sensors rapidly degrade in acidic waters, rendering the collected data invalid. Data is also rendered invalid when sensors become infested with periphyton. Problems occur with the satellites' reception of system data when satellites pass over the buoy antenna. However, the data transfer at some inland locations was not completed due to the satellite constellation position. Nevertheless, the integrated system of water quality and meteorological parameters is an important tool in understanding the aquatic system dynamic. It can also be used to create hydrodynamics models of the aquatic system to allow for the study of meteorological implications to the water body.