CO2 diffusive flux estimation for tropical reservoirs from conjoint utilization of remote sensing, superficial gas concentrations and k600 modelling

Revista de Investigación Agraria y Ambiental

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Title CO2 diffusive flux estimation for tropical reservoirs from conjoint utilization of remote sensing, superficial gas concentrations and k600 modelling
Estimación de flujos difusivos de CO2 en embalses tropicales mediante el uso conjunto de la teledectección, la modelación de concentraciones superficiales del gas y K600
 
Creator Leon, Juan
Rojas, Mariam
 
Subject Transfer velocity coefficient
CO2 Surface concentrations
dams
MODIS Terra
Coeficiente de velocidad de transferencia
Concentraciones superficiales de CO2
Ecosistemas acuáticos
MODIS Terra
Sensores remotos
 
Description Contextualization: Currently, it is internationally recognized that the reservoirs alters the natural carbon, they are strong GHG emitters and, in the quantification of their emissions, important uncertainties still prevail. Only, up to now, the initiatives of direct measurements in the field have begun to generate knowledge about the true magnitudes of the emissions produced from these hydrosystems.   
Research gap: The high costs to develop in-situ measurements, analysis of samples and quantification of emissions, have been a major impediment to the production of sufficient information that leads to a global understanding of the behavior of these hydrosystems in terms of emissions.
Purpose: Based on the results obtained from GEITRO Project (2012-2014), whose main objective was to quantify the GHG emissions generated in the Riogrande II dam based on exhaustive in situ monitoring, it was possible to explore alternative methods to allow of quantify emissions generated in dam by means of application or development of models based on the use of measured issues from remote sensors like tele-detection. The main objective of this research was to evaluate how the conjoint use of measured spatial data and models relating this data to gas surface concentrations as well as its transfer velocity coefficient, could be used to estimate CO2 diffusive flow emissions in time and space avoiding huge in situ monitoring efforts. 
Methodology: methods were based on the analysis of the information from the field data for the development and validation of the models, as well as the deduction of water surface temperatures measured from remote sensors for the final estimation of emissions from the deduced models.
Results and conclusions: As a result, we developed two models: one for the estimation of surface CO2 concentrations and another for the estimation of the normalized transfer velocity coefficient normalized under the Schmidt's number of 600 (K600). The result of the application of these two models allowed to the estimation of CO2 diffusive flux from the dam. The validation processes of the models allowed to conclude that they manage to reproduce more than acceptable (relative error of 15 ± 0.07% on average) the diffusive CO2 fluxes measured in the RGII reservoir between 2012 and 2014. Finally, based on this results, we used Water Surface Temperature (WST) measured by MODIS-Terra for the estimation of the diffusive flux of CO2 on the dam.
Contextualización: Actualmente, es internacionalmente reconocido que los embalses, además de alterar el natural ciclo del carbono, son fuertes emisores de GEI y, en la cuantificación de sus emisiones, prevalecen grandes incertidumbres que sólo hasta el momento las iniciativas de mediciones directas en campo han comenzado a generar conocimiento sobre las verdaderas magnitudes de las emisiones que tienen lugar en estos hidrosistemas.
Vacío de conocimiento: Los altos costos del desarrollo de mediciones in situ, análisis de muestras y cuantificación de emisiones, han sido un impedimento mayor para la producción de información suficiente que conlleve a una comprensión global del comportamiento de estos hidrosistemas en términos de emisiones.
Propósito del estudio: A partir de los resultados del Proyecto GEITRO (2012-2014), cuyo objetivo principal fue cuantificar las emisiones de GEI generados en el embalse de Riogrande II (Antioquia, Colombia) a partir de muestreos exhaustivos in situ, se abrió la posibilidad de explorar métodos alternativos que permitan la cuantificación de emisiones mediante la aplicación de modelos fundamentados en el uso de variables medibles a partir de sistemas remotos como la teledetección. El objetivo principal de este estudio fue evaluar cómo el uso conjugado de datos medidos desde el espacio y modelos que relacionen dichos datos con las concentraciones superficiales de un gas en el agua, así como su coeficiente de velocidad de transferencia, podrían ser usados para una estimación acertada de los flujos difusivos del gas en el espacio y en el tiempo reduciendo los esfuerzos de monitoreo en campo.
Metodología: Los métodos estuvieron fundamentados en el análisis de la información proveniente de los datos de campo para el desarrollo y validación de los modelos, así como la deducción de temperaturas superficiales del agua medidas a partir sensores remotos para la estimación final de emisiones a partir de los modelos propuestos.
Resultados y conclusiones: Como resultado se han desarrollado dos modelos: uno para la estimación de concentraciones superficiales de CO2 y otro para la estimación del coeficiente de velocidad de transferencia normalizado sobre número de Schmidt de 600 (K600). El resultado de la aplicación de estos dos modelos condujo a la estimación de flujos difusivos de CO2 del embalse. Los procesos de validación permitieron concluir que los modelos desarrollados logran reproducir de manera más que aceptable (error relativo 15 ± 0,07% en promedio), los flujos difusivos de CO2 medidos en el embalse de RGII entre los años 2012 y 2014. Finalmente, a partir de estos resultados, se emplearon las temperaturas superficiales, medidas por MODIS-Terra, para la estimación de los flujos difusivos de CO2 sobre el embalse.
 
Publisher Universidad Nacional Abierta y a Distancia, UNAD
 
Date 2020-07-07
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Área Ambiental
 
Format application/pdf
text/html
 
Identifier https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/3587
10.22490/21456453.3587
 
Source Revista de Investigación Agraria y Ambiental; Vol. 11 No. 2 (2020); 179 - 196
Revista de Investigación Agraria y Ambiental; Vol. 11 Núm. 2 (2020); 179 - 196
2145-6453
2145-6097
 
Language spa
 
Relation https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/3587/3996
https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/3587/3926
 
Rights Derechos de autor 2020 Revista de Investigación Agraria y Ambiental
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
 

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