Mitigating the impact of trans-spectral processes on multivariate retrieval of water quality parameters from case 2 waters

Abstract

This work considers the impact of inelastic trans-spectral processes (Raman scattering and fluorescence from chlorophyll and dissolved organic matter) in terms of their impacts on estimating water quality information from remote sensing of inland and coastal (case 2) waters. Well-known results from studies of the contributions of trans-spectral processes to subsurface volume reflectance and water-leaving radiance are briefly reviewed and discussed. A means of mitigating their impact on bio-optical models currently in use and previously developed for optically complex waters (without deliberation of inelastic processes per se) is suggested in terms of the manner in which the inherent optical properties (optical cross section spectra) required for their use are determined. In situ determinations of volume reflectance are consequences of all elastic and inelastic processes occurring within the water column. Hence, values of the local inherent optical properties determined in situ already incorporate impacts of trans-spectral processes. Therefore, remotely sensing natural waters whose pertinent optical cross section spectra were determined in situ would not be subject to the same degree of retrieval uncertainty as remotely sensing waters whose pertinent optical cross-section spectra were determined under controlled laboratory conditions. Expansion of the currently meager catalogue of field-acquired optical cross section data, therefore, is once again strongly endorsed.

Ce travail concerne l'impact des processus trans-spectraux inélastiques (diffusion Raman et fluorescence de la chlorophylle et de la matière organique dissoute) en termes de leurs impacts sur l'estimation de l'information sur la qualité de l'eau à l'aide de la télédétection pour les eaux intérieures et côtières (case 2). Des résultats publiés d'études sur la contribution des processus trans-spectraux à la réflectance de volume de la sous-surface et à la radiance ré-émise par l'eau sont succinctement passés en revue et discutés. Une façon de réduire leur impact sur les modèles bio-optiques utilisés présentement et développés au départ pour les eaux optiquement complexes (sans délibération sur les processus inélastiques comme tels) est suggérée relativement à la manière par laquelle les propriétés optiques inhérentes (spectres de la section efficace optique) requises pour leur utilisation sont déterminées. Les déterminations in situ de la réflectance de volume dépendent de tous les processus élastiques et inélastiques se manifestant à l'intérieur de la colonne d'eau. Ainsi, les valeurs des propriétés optiques inhérentes locales déterminées in situ incorporent déjà les impacts des processus trans-spectraux. Ainsi, la télédétection des eaux naturelles dont les spectres pertinents de la section efficace optique ont été déterminés in situ ne serait pas assujettie au même degré d'incertitude d'inversion que la télédétection des eaux dont les spectres pertinents de la section efficace optique ont été déterminés dans des conditions contrôlées en laboratoire. Étant donné que le catalogue actuel de données de section efficace optique acquises au sol est plutôt mince, nous souscrivons à notre tour à l'idée d'en accroître le contenu.[Traduit par la Rédaction]