Dr. Sergio Cerdeira Estrada

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


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


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


LABORATORIO DE MONITOREO MARINO – CONABIOUnidad Académica Sistemas Arrecifales. Instituto de Ciencias del Mar y Limnología – UNAM, Puerto Morelos, Quintana Roo


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.



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


Area de estudio y estaciones de

muestreo in-situ


Dzilam de

Bravo y

Holbox (27-

30 Aug.

2011)


Secuencia MODIS-

NASA-USF FLH

(Aqua y Terra)

Yucatan

Jul 16 – Oct 6, 2011

6/10/11

24/8/11


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


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


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


Proyecto:

Monitoreo de Arrecifes Coralinos:

Blanqueamiento de Corales

Ciencia Comunitaria


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


Cobertura

Bentónica: Muestreo In situ

Trabajo in-situ


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


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


Pre-procesamiento

Corrección atmosférica

Corrección del reflejo solar (sunglint)

Corrección de adyacencia

Corrección de columna de agua

Intercalibraciónradiométrica


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


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


Simbología

Primer Nivel de Terraza

Segundo Nivel de Terraza

Arrecife Frontal

Piso Lagunar

Arrecife Posterior

Cresta Arrecifal

Macizo Rocoso


Cobertura béntica

Comunidad de

Pastos Marinos

Vegetación mixta

Sedimentos1

3

2

4 Macroalgas

3


Cobertura béntica

Estructuras coralinas

Tocones y pedacería de coral

5

3

6


Cobertura béntica

Octocorales y corales

Octocorales7

8


Cobertura béntica

Arrecife rocoso9

3


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


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


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

Dr. Sergio Cerdeira Estrada

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