I februari 2016 lanserade ESA Sentinel-3 (S3A), följt av S3B i april 2018, och S3C kommer att lanseras i mitten av 2023. Varje S3-satellit är utrustad med en radiometer: Ocean Land Color Instrument (OLCI) som mäter vattnets reflektans (d.v.s. vattnets färg), samt flera andra instrument för marin övervakning, t.ex. för att mäta vattentemperatur på ytan.

S3 satelliten är därmed den marina delen av EU:s Copernicusprogram och drar nytta av arvet som etablerats genom ESA:s ENVISAT-program (2002-2012) och dess Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS). Den största fördelen med MERIS och OLCI är deras förbättrade rumsliga (300 m) och spektrala upplösning i jämförelse med andra marina spectrometrar (t.ex. NASA:s SeaWiFS och MODIS med 1 km upplösning). OLCI har även en bättre temporal upplösning eftersom det redan finns två S3 som varvar runt jorden. Dessa egenskaper möjliggör en förbättrad övervakning av kust- och sjövatten.

Data från MERIS och OLCI kan användas för att mäta olika optiska beståndsdelar av vatten, t.ex. klorofyll-a, suspenderat material (som sprider ljus), samt humus/eller s.k. gulämnen (som absorberar ljus). Dessa variabler kan användas för att övervaka vattenkvalité och för att bedöma miljöförändringar över tid, under förutsättningen att lämpliga algoritmer utvecklats och data är validerade.

I detta forskningsprojekt kommer vi att förbättra användbarhet av satellitdata för samhällsbehov och klimatforskning. Vi kommer att utveckla metoder och modeller som lätt kan integreras i vattenförvaltning och som kan användas för trendanalys av optiskt komplexa vatten som egentliga Östersjön, Bottniska havet, samt Vänern. I synnerhet fokuserar vi på kvalitetsgranskade algoritmer för Chl-a, CDOM, Siktdjup, grumlighet och oorganiskt material för att förbättra kartläggningen av kustavrinning som i sin tur kan påverka fytoplanktons produktion som den rymsliga fördelningen av fytoplankton.

Vi planerar även att använda produkter från ESA:s Climate Change Initiative (ESA-CCI) som möjliggör en statistisk utvärdering av långsiktiga trender från 1998-2021. Vi kommer att använda fjärranalysdata kombinerat med konventionella övervakningsdata för trendanalys och för att utvärdera möjliga effekter av klimatförändringar på kust- och sjövatten. Huvud hypotesen är att klimatförändringarna leder till en ökning av nederbörden i norra Europa och i allmänhet till mer frekventa stormhändelser. Dessa händelser förorsakar ökad erosion och avrinning av löst och suspenderat material både i sjöar och kustvatten som kommer även att ha en effekt på fytoplanktons produktion och fördelning. Några av produkterna från marina fjärranalysdata (som t.ex. reflektans) har redan antagits som s.k. väsentliga klimatförändringsvariabler och är också viktiga indikatorer för naturliga klimatförändringar, samt klimatförändringar förorsakade av oss människor (t.ex. ökad frekvens av kraftigt nederbörd följt av översvämningar).

Vår grupp är en viktig medlem i EUMETSATs Sentinal-3 valideringsteam med fokus på mörka vatten. Dessa metoder behöver väl utbildad personal med olika akademiska bakgrund, och det behövs minst 2-3 personer som förbereder och deltar i våra mätkampagner. Vi kommer att göra både analys av MERIS och Sentinel-3 data med avancerade processorer anpassade till kust- och sjövattenförekomster samt optiska in situ mätningar för validering av satellitdata. En del av projektet syftar även på samarbete med det marina övervakningsprogram.

The planned research project addresses the UN's global environmental Goal 13 "Climate action" as well as Goal 14 "Life below water". The project also addresses several of the Swedish environmental goals, e.g. "Reduced climate impact", "A balanced sea" and "No eutrophication". We have already set up collaborations with end-users, i.e. the Swedish Agency for Water and Coastal Management, as well as the County Boards in Stockholm and Norrbotten. We also collected validation data within the Swedish monitoring program during 2019-2021.