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العربية A cerca de 120 km a norte de Nairobi, aninhado no fundo do Grande Vale do Rift do Quénia, encontra-se o Lago Elmenteita. Nomeado a partir da palavra massai ‘ol muteita’, que significa lugar de poeira, o lago alcalino é uma fonte de vida para populações prósperas de aves e vida selvagem, incluindo girafas Rothschild, pelicanos, macacos-colobus e flamingos.
Acima 450 espécies de aves chamam o lago de lar, e a importância ecológica da área foi reconhecida em 2005, quando Elmenteita foi reconhecida como Zona Húmida de Importância Internacional.
Lago Elmenteita: Geomediana de 2020 (dados Sentinel-2 processados pelo Digital Earth Africa)
O problema
Sendo o lar de um ecossistema tão delicado, as alterações sazonais nos níveis de água, na qualidade da água e na salinidade do lago podem ter enormes impactos nas populações de vida selvagem que lá vivem.
Eric Lawrence Nganga, Analista de Dados numa das Organizações Parceiras da Digital Earth Africa – o Centro Regional para o Mapeamento de Recursos para Desenvolvimento (RCMRD) notou que o aumento da chuva durante a estação chuvosa estava a causar uma série de problemas à população de flamingos no lago, incluindo:
- A destruição de potenciais locais de reprodução pelas águas crescentes, reduzindo o número de flamingos.
- Redução da salinidade da água do lago, o que dificulta o crescimento de algas azuis-verdes – uma fonte alimentar essencial para estes flamingos e, de passagem, a razão pela qual as aves são cor-de-rosa.
O aumento da atividade humana em torno do Lago Elmenteita também contribuía para as alterações do habitat.
Crédito da imagem: Shutterstock
Dos dados a insights
Medir a extensão de água do Lago Elmenteita
Eric quis analisar estas questões de forma mais aprofundada. Primeiro, quis estabelecer a extensão da água no lago. Para o conseguir, utilizou o Índice de Água Normalizado Diferencial Modificado (MNDWI) do Digital Earth Africa.
O MNDWI é uma forma fantástica de visualizar a água em detalhe, e é muito mais eficaz do que depender da tradicional ‘vista de pássaro’ fornecida por imagens de Observação da Terra a cores verdadeiras. É calculado analisando as bandas de dados verde e infravermelho de onda curta (SWIR) de imagens de satélite. Filtros são posteriormente adicionados aos dados para remover quaisquer pixels da imagem que não representem água, permitindo aos analistas calcular o tamanho da massa de água – neste caso, o Lago Elmenteita – em quilómetros quadrados.
(L) – Lago Elmenteita: Geomediana de 2020 em RGB (R) – Lago Elmenteita: Geomediana de 2020 em MNDWI (Dados Sentinel-2 processados por Digital Earth Africa)
As descobertas de Eric estão em baixo, sob a forma de um gráfico, que demonstra como o lago cresceu e diminuiu na sua extensão de janeiro de 2018 a janeiro de 2020. A estação chuvosa ("long-rains") de março a maio de 2018 foi uma das mais chuvosas em registo. Este evento extremo é refletido pelo grande aumento dos níveis do lago visível no gráfico abaixo e em imagens de satélite tiradas durante este período. No gráfico abaixo, pode também notar uma queda significativa em junho de 2019, quando o Quénia estava a experienciar uma seca severa – provavelmente causada pelo El Niño.
As variações dos níveis do lago podem ser problemáticas para os flamingos que o chamam de lar. Demora cerca de 30 dias a incubar um ovo de flamingo, pelo que a rápida subida da água pode ameaçar a segurança dos locais de nidificação, colocando tanto os ovos como os filhotes em risco de serem submersos.
Lago Elmenteita extensão em km2
Qualidade da água do Lago Elementaita
Após medir a extensão da água, Eric quis mapear a qualidade da água do lago. Embora a saúde dos corpos de água seja frequentemente monitorizada através de amostragem no terreno, estes métodos podem ser complementados por dados de satélite – neste caso, o arquivo operacional do Digital Earth Africa de imagens de observação da Terra, que remonta à década de 1980.
Eric queria verificar a presença de florações de algas – também conhecidas como alimento para flamingos. As algas prosperam mesmo em alguns dos lagos alcalinos mais inóspitos do mundo. Como fonte primária de alimento para muitas populações de flamingos, as corajosas aves adaptaram-se a passar tempo a vadear e a alimentar-se em ambientes significativamente alcalinos que o corpo humano não suportaria.
Uma forma de avaliar os níveis de algas é procurar a presença de clorofila-a, utilizando o Índice de Clorofila de Diferença Normalizada (NDCI) desenvolvido por Mishra e Mishra em 2012. O NDCI serve como um indicador qualitativo para a concentração de clorofila-a na superfície de um corpo de água. De forma simplificada, quanto mais clorofila-a, mais algas, mais alimento para os flamingos.
A DE Africa implementou este índice, utilizando as 13 bandas espectrais do Copernicus Sentinel 2, de modo a que o NDCI possa ser calculado a partir de imagens de satélite. Valores elevados de NDCI indicam a presença de clorofila-a.
Ao realizar os cálculos relevantes em dados de dois anos, Eric encontrou variações no nível de clorofila, conforme registado no gráfico abaixo.
Figura 2: NDCI médio no Lago Elmenteita
Produzir uma análise combinada
Após calcular a extensão total de água e o NDCI médio, Eric combinou os dois conjuntos de dados para produzir um único gráfico de resumo, como mostrado abaixo. Um valor de NDCI igual ou superior a 0,5 corresponde a uma alta concentração de clorofila-a, enquanto um valor de NDCI de -0,1 corresponde a baixas concentrações de clorofila-a.
A queda na clorofila em meados de 2018 poderá estar associada ao aumento da extensão do Lago. O excesso de água pode diluir os níveis de salinidade e alcalinidade dos lagos, criando um ambiente menos hospitaleiro para as algas – e, consequentemente, uma fonte de alimento reduzida para os flamingos. Onde a extensão da água e a concentração de clorofila aumentaram, é provável que a água da chuva tenha arrastado nutrientes adicionais para o Lago, fortalecendo as populações de algas.
O DE Africa também fornece uma comparação espacial em diferentes níveis e datas de NDCI. Em seguida, a imagem da esquerda mostra quando os valores de NDCI eram muito altos, enquanto a imagem da direita mostra quando os valores de NDCI eram muito baixos.
O que isto significa para o futuro
Os resultados do trabalho de Eric serão informações cruciais para agências governamentais como o Kenya Wildlife Service (KWS), que gere o local do Lago Elmenteita e monitoriza este vital local de nidificação e reprodução de pelicanos-brancos-grandes e flamingos no Grande Vale do Rift. Ao mapear correlações entre as descobertas de Eric e as contagens de aves, podem ser feitos esforços para proteger este importante habitat no futuro, enquanto o Quénia continua a lutar contra os efeitos das chuvas variáveis nos seus ecossistemas delicados.
A mergulhar nos dados
Se deseja ver a caderno usado por Eric para realizar a sua análise, está disponível gratuitamente na sandbox DE Africa.
A variação da extensão dos corpos de água pode ser analisada utilizando o caderno de trabalho de monitorização da extensão da água, disponível gratuitamente em Sandbox Digital Earth África.
Outro exemplo de como este caderno foi aplicado – para combater a seca – pode ser encontrado aqui.
Outra forma poderosa de analisar o movimento e a localização das águas superficiais é o DE Africa. Observações da água a partir do espaço produto ou WOfS que pode ser acedido através do nosso Mapa interativo.
Se pretender estudar a MNDWI e a NDCI anuais a 10m de resolução para toda a África, utilize a nossa Serviço de dados GeoMAD.
Usar o GeoMAD para estudar o Lago Elmenteita
NDCI derivado do geomédio de 2018 sobreposto ao geomédio para o Lago Elmenteita (direita) e o Lago Nakuru (esquerda).
MADs triplos exibindo diferentes padrões de variabilidade de refletância durante o ano de 2018 para o Lago Elmenteita (direita) e o Lago Nakuru (esquerda).
O MAD espectral elevado (indicado pela cor vermelha escura) sobre o Lago Elmenteita, à direita, sugere uma elevada variabilidade de cor em 2018.
Sobre Eric Lawrence Nganga
Eric trabalhou em geo-informação, gestão de dados, gestão de terras, ciências espaciais, deteção remota e alterações climáticas. Tem um mestrado em Sistemas de Informação Geográfica da Universidade de Nairobi e um bacharelato em Planeamento e Gestão Ambiental da Universidade de Kenyatta.
Com anos de experiência prática em GIS, Eric trabalha atualmente no Centro Regional de Mapeamento de Recursos para o Desenvolvimento (RCMRD) como Técnico de Dados. Implementou várias tarefas de análise geoespacial enquanto participava numa série de projectos, tais como: mapeamento de oportunidades de restauração de paisagens florestais no Condado de Makueni, Quénia, Programa de Contabilidade do Capital Natural do Ruanda, o programa Sistema de Estimativa de Emissões com Base na Terra no Quénia (SLEEK) e mapeamento da cobertura da terra para gases com efeito de estufa.
As suas áreas de especialização são a análise de grandes volumes de dados geoespaciais e o seu valor acrescentado, a gestão de dados, o arquivo e a disseminação, a comercialização de dados comerciais e de alta resolução. Eric viajou muito e esteve envolvido no reforço das capacidades do pessoal governamental de vários países da África Oriental e Austral.