Con la colaboración del Laboratorio de Geo-información y Percepción Remota del Instituto de Geografía PUCV, este jueves se presentó en la 19° Feria Antártica Escolar la investigación “Técnicas de percepción remota cualitativa y cuantitativa para identificar macroalgas y sus principales causas de crecimiento en las Islas Shetland del sur”, desarrollada por integrantes del programa de Diferenciado de Ciencias, perteneciente al Colegio Capellán Pascal, de Viña del Mar.

Así es que el coordinador de bachillerato del establecimiento, Rodrigo Azócar, junto a los estudiantes de tercer año medio, José Tomás Quijarro y Diego Illanes, realizaron una exposición presencial en Punta Arenas, junto a 14 colegios seleccionados del territorio nacional. Una instancia que servió para divulgar conocimiento en torno a las estimaciones de vegetación presentes en dicho territorio antártico, sus principales causas de crecimiento, la floración, en este caso, de algas y cómo se interpreta en el contexto del cambio climático.

Rodrigo Azócar explica que se pusieron en contacto con el Instituto en marzo, a partir de un contacto que habían hecho anteriormente a propósito de una Estación Meteorológica que tienen en la Armada. “Y si bien antes habíamos postulado con otros muchachos a la misma feria, no logramos quedar, pero esta vez sí se dio. Siempre estamos participando en distintos tipos de concursos, olimpiadas, y la FAE siempre nos ha llamado muchísimo la atención porque es un concurso que tiene bastante prestigio, entonces en ese sentido, es muy atractivo pues el premio mayor es poder conocer el continente blanco”, añade.

En la imagen a, la localización del territorio antártico y destacando las Islas Shetland. En la imagen b, un acercamiento al territorio de interés.

Los hallazgos

Comenzaron en marzo recibiendo la invitación a participar en la feria, siguieron con una lluvia de ideas hasta llegar a las técnicas de percepción remota. Continuaron con reuniones y una posterior invitación que Matías Olea, investigador del Laboratorio de Geo-información y Percepción Remota del Instituto de Geografía PUCV, realizó a este equipo para enseñarles más sobre softwares, procesamiento de imágenes e interpretación. El trabajo concluyó con un texto tipo paper que muestra sus hallazgos. Lo demás, ya es historia.

Diego Illanes, estudiante investigador, explica qué les incentivó apostar por esta temática: “Íbamos a partir por otro tema, considerando el black carbon (carbono negro), pero conversando con los científicos que nos guiaron, llegamos a lo relacionado con el efecto del albedo sobre la superficie de la Antártica, y fue mutando hasta encontrar el bioalbedo y después, para identificar este aumento de las algas, utilizamos las técnicas de percepción remota. Este aumento de algas produce derretimiento de la nieve, entonces hay mayor descubrimiento de agua, aumenta la temperatura, lo que finalmente afecta a nuestro ecosistema”.

Con esto, el equipo de investigación se propuso como objetivo de la investigación, poder determinar a través de imágenes satelitales del Sentinel-2 (desde el portal Earth Explorer, de la USGS), cómo la disminución de la nieve (debido a múltiples factores) ha producido el aumento de aparición de algas en la superficie. 

Más específicamente, estas algas de nieve influyen en los niveles de albedo espectral (visible) de la nieve, en un rango de 400-700 nanómetros. El albedo espectral es la capacidad de reflexión de la radiación solar que tienen las superficies, y en el caso de la nieve, depende de las propiedades físicas de ésta, en su tamaño y la forma de éste; del contenido de agua líquida; la rugosidad de la superficie; la profundidad de la nieve; el albedo del suelo subyacente (en el caso de paquetes de nieve finos), y la densidad. Cuando existe más efecto albedo, más energía rebota hacia la atmósfera desde el objeto o terreno; cuando existe menos efecto albedo, más radiación solar se absorbe por ese terreno u objeto, por lo cual se calienta más.

De manera  que para acercarse a la relación de  disminución de albedo, tuvieron que calcular el Índice de Diferencia Normalizada de Vegetación (NDVI) con el sistema de software QGIS, para poder detectar las algas en tierra aplicado a dos imágenes satelitales de la Isla Rey Jorge (correspondientes al año 2019 y 2021). Luego, con el mismo QGIS, se procesaron y compararon la cantidad de pixeles que ambas imágenes detectaron como algas, lo que permitió determinar en metros cuadrados la cantidad y trayectoria de las zonas reflejadas de vegetación. 

El investigador Matías Olea, resume sus tareas principales en este proceso, que fueron “apoyar en el procesamiento de las imágenes satelitales Sentinel-2 para que, de manera sencilla y profesional, el equipo del colegio Capellán Pascal pudiera detectar algas terrestres en algunas islas de la Antártica, para de esta manera revisar evidencias sobre un potencial aumento en su cobertura en relación con el retroceso de la superficie con nieves y hielos en esos lugares”, explica.

- ¿En qué consisten las técnicas de percepción remota que trabajaron?

José Tomás: Las técnicas que hemos trabajado consisten en combinar las bandas que poseen los satélites. El satélite que ocupamos, Sentinel-2, posee 3 bandas, que van abarcando distintas longitudes del espectro electromagnético, entonces, al ir combinando ciertas longitudes, podemos ir reflejando ciertos elementos que queramos que se vean. Nosotros, que queríamos ver la vegetación, ocupamos ciertas bandas que ocupan ciertas longitudes de onda, y de esa manera, se reflejaban los pixeles que tenían esas ondas. Desde ahí, fuimos construyendo diferentes imágenes y de esa manera, pudimos ver a simple vista, desde nuestro colegio, lo que sucedía en la Antártica.

Como resultado, evidenciaron una diferencia de 10 mil pixeles entre la imagen del año 2019 y 2021. Es decir, aumentó la vegetación y por ende, los niveles de albedo están disminuyendo. “Por lo tanto, el cambio climático nos está afectando, es real y debemos concientizar a la gente de esto”, extiende José Tomás.

Las dos imágenes observadas satelitalmente. La imagen a corresponde al 2019 y la imagen b al 2021.

La importancia de divulgar

“Lograr romper las barreras del conocimiento científico e impulsar que estos saberes, que están en constante desarrollo, puedan llegar a toda la población” es la apreciación que realiza el investigador Matías Olea sobre instancias de vínculo entre las universidades y establecimientos educacionales.

Es por lo mismo, que la colaboración con el Colegio Capellán Pascal fue una instancia para la contribución de conocimiento y motivarse desde la divulgación de nuevo conocimiento desde ambas partes. “Creo que esto también motiva a que más jóvenes se interesen por la ciencia desde más temprana edad y decidan o no realizar una carrera científica. Estos vínculos permiten dar a conocer que existen una infinidad de posibilidades para el futuro de las y los estudiantes, que aún existe mucho por saber, por explorar y conocer, y que todas y todos pueden ser parte de ello participando de estas actividades y contando sus experiencias a sus familias y amigos”, añade Olea.

Desde su vereda, el profesor Rodrigo Azócar se suma a las estimaciones del investigador: “Me parece que la vinculación entre la educación superior y los colegios debe ser permanente. Creo que, para fomentar la investigación escolar, es necesario contar con la colaboración de los laboratorios e instrumentos que comúnmente no se tienen en los colegios. El apoyo que tuvimos del Laboratorio de Geo-información y Percepción Remota de la PUCV, específicamente de Matías Olea, fue vital para poder llegar a la FAE en Punta Arenas. Sin dudas, apreciamos el compromiso y la entrega de conocimientos que entregaron a nuestros estudiantes para poder desarrollar el proyecto”. 

- ¿Cómo les motiva el hecho de participar de esta feria?

José Tomás Quijarro: Lo que me gusta es ver que nuestro esfuerzo haya sido recompensado, lo cual no fue fácil. Es nuestra primera investigación, entonces, que nuestro esfuerzo se haya visto recompensado y hayamos podido ganar este viaje a Punta Arenas, y un posible viaje a la Antártica, creo que es emocionante y da gusto hacer las cosas así. Además, incentiva a la gente de nuestra edad a seguir participando y seguir esta línea de investigación.