Um algoritmo empírico regional para estimativa de clorofila-a na plataforma continental adjacente à Baixada Santista foi desenvolvido a partir de dados radiométricos e de concentração de clorofila-a, obtidos em 49 estações oceanográficas durante dois cruzeiros, em outubro de 2005 e março de 2006. Foram selecionadas aleatoriamente 32 estações para o desenvolvimento do algoritmo e 17 para avaliação do desempenho de modo a representar todos os intervalos de concentração de Cl-a nos dois subconjuntos de dados. O desempenho do algoritmo obtido foi superior (r2 = 0,8424 e EMQ= 0,0418) ao dos algoritmos globais dos sensores SeaWIFS, OC2v4 (r2=0,77; EMQ=0,07), OC4v4 (r2=0,78;EMQ=0,07) e MODIS, OC3 (r2=0,79;EMQ=0,09) para os dados radiométricos, e também superior (r2=0,68; EMQ = 0,028) ao algoritmo global OC3 (r2= 0,62; EMQ= 0,036) para os dados de refletância do sensor MODIS, e apresentou melhor desempenho quanto à influência dos demais componentes bio-ópticos da água nos desvios das estimativas. Com base em dados de dois outros cruzeiros (setembro de 2005 e março de 2006), foi feita uma caracterização oceanográfica da plataforma adjacente à Baixada Santista, que mostrou que a região apresenta acentuada variabilidade sazonal e pode ser caracterizada como oligotrófica em termos de disponibilidade de nutrientes e biomassa fitoplanctônica. / A regional empirical algorithm for chlorophyll-a estimative in the continental shelf adjacent to Baixada Santista was developed based on in situ data on spectral radiometric and chlorophyll-a concentration obtained in 49 oceanographic stations during two oceanographic cruisers, in October 2005 and March 2006. Data from 32 stations were randomly selected for algorithm development and the other 17 for algorithm evaluation, representing all intervals of chlorophyll-a concentration in the two data subset. The performance of the regional algorithm was superior (r2 = 0,8424; RMS = 0,0418) to the global algorithms of the SeaWiFS, OC2v4 (r2=0,77; RMS=0,07), OC4v4 (r2=0,78;RMS=0,07) and MODIS, OC3 (r2=0,79; RMS=0,09) for the radiometric data, and also superior (r2=0,68; RMS = 0,028) to the global algorithm OC3 (r2= 0,62; RMS= 0,036) for reflectance data acquired by MODIS sensor. Also, the regional algorithm presented better performance, while estimative errors, related to the influence of other biooptical components of seawater. Based on the data of two other cruisers (September 2005 and March 2006), the oceanographic characterization of the continental shelf adjacent to Baixada Santista was made, revealing the region presents accentuate seasonal variability and can be characterized as oligotrophic in terms of nutrient availability and phytoplankton biomass.

La missió SMOS de l'Agència Europea de l'Espai (ESA) té com a objectiu mesurar la humitat del sòl i la salinitat dels oceans, paràmetres fonamentals per tal d'entendre el canvi climàtic global.MIRAS (Radiòmetre de microones generador d'imatges pel mètode de síntesi d'obertura) és un tipus d'instrument nou per a l'observació de la terra i és l'únic instrument de la missió SMOS. Consisteix en un agrupació aprimada (thinned array) en forma d'i grega amb 21 elements per braç. Amb aquesta tècnica s'aconsegueixen grans obertures sintètiques amb una massa relativament reduida.Aquesta nova tecnologia ha estat triada per a la missió SMOS, per tal d'acomplir els criteris de resolució espacial (30-50km) i de temps de revisita (3 dies). En el camp de la radioastronomia ja es fan servir instruments similars a MIRAS, però en aquest cas les fontsobservades tenen una mida angular reduïda (estrelles i galàxies). En el cas de MIRAS, la terra és una font extensa que cobreix pràcticament tot el camp de visió de MIRAS, de tal manera que les tècniques de calibració desenvolupades per a radioastronomia no sónvàlides per a la missió SMOS.Aquesta tesi es concentra principalment en comprovar experimentalment diferents tècniques de calibració i demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges. La segona part està dedicada al mode polarimètric de MIRAS i a la capacitat d'aquest a millorar el rendiment de MIRAS. Aquest tesi es va iniciar l'any 2000 gràcies a una beca de dos anys (de l'estiu de 2000 a l'estiu de 2002) al centre ESTEC de l'Agència Europea de l'Espai als Països Baixos. Durant aquesta estada es van realitzar les primeres campanyes de mesura per tal de comprovar els mètodes de calibració i les capacitats de generar imatge de MIRAS. En aquests tests de validació d'imatge es va utilitzar un primer prototipus de MIRAS. La realització, planificació, preparació, execució i processament de les dades són part d'aquesta tesi. Aquelles campanyes van demostrar la capacitat dels mètodes de calibració indicant, a més en quina direcció calia continuar treballant per tal de refinar-los. També van demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges,mitjançant la mesura de la seva resposta impulsional. En aquesta tesi se'n presenten els resultats més importants. Durant l'estada a ESTEC també es va realitzar treball teòric i simulacions sobre interferometria polarimètrica, contribuint d'aquesta manera a la formulació de la funció de visibilitat polarimètrica i a la definició del mode de funcionament polarimetric de MIRAS.La tesi es va continuar al Laboratori de Tecnologia Espacial (LST) de la Universitat Tecnològica de Hèlsinki (HUT) durant tres mesos (agost 2002 a octubre 2002) com a investigador convidat. Els coneixements adquirits prèviament van servir per a contribuir al desenvolupament de HUT-2D, el radiòmetre interferomètric aerotransportat de LST pensatcom a demostrador de la tecnologia emprada a MIRAS, confirmant els resultats obtinguts a les campanyes prèvies a ESTEC.El febrer de 2003 es va continuar la tesi a l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) amb un contracte de recerca del ministeri d'Educació i Ciència. Es va estudiar l'efecte dela rotació de Faraday a MIRAS. El resultat és una proposta de solució per a compensar-la fent servir el mode polarimètric de MIRAS. En el tram final de la tesi s'ha fet l'electrònica de control (EGSE) d'un demostrador aerotransportat de MIRAS (SAM), per a l'ESA. Aquest instrument permet fer ús del mètode de calibració per injecció de soroll a dues temperatures, que és un refinament dels anteriors mètodes de calibració dels prototipus de MIRAS. La tesi presenta resultats experimentals preliminars d'aquest mètode de calibració. / The SMOS mission of the European Space Agency (scheduled 2007) is devoted to measure Soil Moisture and Ocean Salinity, which are key parameters on the understanding of global climate change. The single instrument of this mission is the MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis), a new kind of instrument devoted to Earth observation. It is a thinned Y-shaped array with 21 elements per arm. With this technique a large synthetic aperture antenna with relative low weight can be obtained. This novel technique has been selected for the SMOS mission in order to fulfil both criteria ground resolution (35-50km) and revisit time (3 days). Similar instruments to MIRAS have already been used for radio astronomy but in that case only sources with a narrow angular size (stars and galaxies) were observed. In the case of MIRAS, the Earth is an extended source of thermal radiation, which almost fills up the complete field of view of MIRAS. The consequence of it is that the calibration techniques developed for radio astronomy may not be used in the SMOS mission. This thesis is mainly focused to experimentally test several calibration techniques and to prove the imaging properties of MIRAS. A second part is devoted to the polarimetric mode of MIRAS and its capability to improve its performance. This thesis was started thanks to a two year grant (from summer 2000 to summer 2002) at the ESTEC centre of the European Space Agency in the Netherlands. During this time the first experimental campaigns aimed to test calibration methods and imaging capabilities of MIRAS were done. In these so called image validation tests a first MIRAS prototype was used. The planning, preparation, execution and data processing for different tests was done. The capability of the calibration methods was demonstrated, showing also in which direction further research should be undertaken in order to refine them. The imaging properties of MIRAS were also demonstrated with the measurement of its impulsional response. The most important results are presented here. At the ESTEC centre theoretical work and simulations on polarimetric interferometry have also been done. This research contributed to the formulation of the polarimetric visibility function and the definition of the polarimetric operation mode of MIRAS. After the two years stage at ESTEC, the thesis was continued at the Laboratory of Space Technology (LST) of the Helsinki University of Technology (HUT) for three months (August 2002 to October 2002), as an invited researcher. There the HUT-2D interferometric radiometer, an airborne demonstrator instrument for MIRAS, was being constructed. The experience gained in the previous campaigns was shared with the HUT-2D team and the calibration methods were tested in a different instrument, confirming the previous results. In February 2003 this thesis was continued at the Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) under a research contract of the Spanish ministry of research. There the effect of Faraday rotation on MIRAS was studied. A solution for compensating it was proposed, making use of the polarimteric operation mode of MIRAS. The thesis was continued at IEEC, designing and manufacturing the Electrical Ground Support Equipment (EGSE) of an airborne demonstrator of MIRAS, known as SAM (Small Airborne MIRAS). This work was done for ESA. This instrument implements the complete calibration scheme with two-level noise injection, which is arefinement of the calibration schemes used in previous MIRAS prototypes. Preliminary experimental results of this novel calibration technique are also presented in this thesis.

Neste trabalho são apresentados os resultados do estudo e desenvolvimento dos parâmetros de projeto de um radiômetro solar multiespectral (RSME), baseado em Filtros de Interferência Variável (FIV) de banda-passante que incorpora uma camada ressoante de Fabry-Perot, inclinada em forma de cunha, sintonizável dentro da área opticamente ativa do FIV, aplicável ao sensoriamento ambiental e de aerossóis. Foi apresentada a teoria proposta para a simulação, projeto e deposição pelo método interativo (simulações associada às avaliações de deposições). O FIV foi parametrizado para o RSME, mas pode atender outras aplicações em sensores multicanais e multiespectrais. A construção dos FIV exigiu estudos e adaptações das técnicas clássicas de deposição de filmes finos e de microeletrônica, foi utilizada a PVD/E-Beam. É apresentado um estudo e o emprego de simulações matemáticas e softwares, aplicáveis a FI convencionais correlatas aos FIVs. Estes softwares foram aplicados e avaliados em relação ao projeto dos FIV. Avaliamos a técnica empregada que produz a inclinação na espessura dos FIVs em uma monocamada de 600 nm com um Perfilômetro do LME. Os FIVs caracterizados opticamente com espectrofotômetros, apresentam uma área opticamente ativa de varredura de 120,5 nm no espectro eletromagnético, entre os canais 475,5 nm a 596 nm, pertencentes a 17,3 mm de extensão do FIV. O FIV é um dispositivo óptico projetado com espessura em cunha provocando a resposta espectral linear para a transmitância, com uma taxa de 6,97 nm/mm na sua extensão. Foi proposto que os FIVs caracterizados em conjunto com PD de um PDA, difusor e lente, formem um conjunto detector conectado a um módulo de pré-processamento e coleta de dados (módulo eletrônico) formando assim o RSME parametrizado. O RSME proposto foi avaliado utilizando o FIV02 que opera numa faixa opticamente ativa entre (600 nm a 715 nm), um PDA modelo TSL1401 com 128 PD e um microcontrolador Arduino UNO para o gerenciamento da detecção. Os resultados apontam que o instrumento faz medições equivalentes a outro espectrofotômetro de referência quando medindo um feixe monocromático em 655,4 nm, mas com resolução mais estreita de 0,13 nm por canal. Foi apontada também a necessidade de instrumentação dedicada para outras caracterizações ópticas dos FIV, do conjunto detector do RSME e para a sua calibração. / This paper presents the results of the study and development of the design parameters of a Multi-Spectral Solar Radiometer (MSSR), based on Variable Interference Filter (VIF) pass-bad which incorporates a resonant layer Fabry-Perot inclined in form wedge, tunable within the optically active area of VIF, applicable to enviro nmental sensing and aerosols. The theory proposed was presented for the simulation, design and deposition by interactive method (associated with reviews of depositions simulations). The VIF was parameterized for the MSSR, but can serve other applications in multi-channel and multispectral sensors. The construction of VIF required studies and adaptations of the classic techniques of thin film deposition and microelectronic, was used the PVD / E-Beam. A study and the use of mathematical and simulation software, related to VIFs applicable to conventional IF appears. This software were applied and assessed in relation to the design of VIF. We evaluate the technique that produces the slope in the thickness of VIFs in a monolayer of 600 nm with a LMEs Surface Profiler. The VIFs characterized optically with spectrophotometers, can present an optically active area scanning 120,5 nm of the electromagnetic spectrum between channels 475,5 nm to 596 nm, belonging to 17,3 mm extension of VIF. FIV is an optical device designed with wedge-shaped thickness resulting in the linear transmittance for the spectral response with a 6,97 nm/mm in extension rate. It was proposed that VIFs characterized together with PD of a PDA, diffuser and lens form a detector module connected to a set of pre-processing and data collection (electronic module) thus forming the parameterized MSSR. The proposed MSSR was assessed using the VIF02 which operates a range of optically active (600 nm to 715 nm), a PDA model TSL1401 with PD 128 and Arduino UNO microcontroller to manage the detection. The results indicate that the instrument is equivalent to other reference spectrophotometer measurements, when measuring a monochromatic beam at 655,4 nm, but with narrower 0,13 nm resolution by channel. It was also pointed out the necessity of dedicated instrumentation for optical characterizations of other VIF MSSR detector assembly and the calibration.

Neste trabalho são apresentados os resultados do estudo e desenvolvimento dos parâmetros de projeto de um radiômetro solar multiespectral (RSME), baseado em Filtros de Interferência Variável (FIV) de banda-passante que incorpora uma camada ressoante de Fabry-Perot, inclinada em forma de cunha, sintonizável dentro da área opticamente ativa do FIV, aplicável ao sensoriamento ambiental e de aerossóis. Foi apresentada a teoria proposta para a simulação, projeto e deposição pelo método interativo (simulações associada às avaliações de deposições). O FIV foi parametrizado para o RSME, mas pode atender outras aplicações em sensores multicanais e multiespectrais. A construção dos FIV exigiu estudos e adaptações das técnicas clássicas de deposição de filmes finos e de microeletrônica, foi utilizada a PVD/E-Beam. É apresentado um estudo e o emprego de simulações matemáticas e softwares, aplicáveis a FI convencionais correlatas aos FIVs. Estes softwares foram aplicados e avaliados em relação ao projeto dos FIV. Avaliamos a técnica empregada que produz a inclinação na espessura dos FIVs em uma monocamada de 600 nm com um Perfilômetro do LME. Os FIVs caracterizados opticamente com espectrofotômetros, apresentam uma área opticamente ativa de varredura de 120,5 nm no espectro eletromagnético, entre os canais 475,5 nm a 596 nm, pertencentes a 17,3 mm de extensão do FIV. O FIV é um dispositivo óptico projetado com espessura em cunha provocando a resposta espectral linear para a transmitância, com uma taxa de 6,97 nm/mm na sua extensão. Foi proposto que os FIVs caracterizados em conjunto com PD de um PDA, difusor e lente, formem um conjunto detector conectado a um módulo de pré-processamento e coleta de dados (módulo eletrônico) formando assim o RSME parametrizado. O RSME proposto foi avaliado utilizando o FIV02 que opera numa faixa opticamente ativa entre (600 nm a 715 nm), um PDA modelo TSL1401 com 128 PD e um microcontrolador Arduino UNO para o gerenciamento da detecção. Os resultados apontam que o instrumento faz medições equivalentes a outro espectrofotômetro de referência quando medindo um feixe monocromático em 655,4 nm, mas com resolução mais estreita de 0,13 nm por canal. Foi apontada também a necessidade de instrumentação dedicada para outras caracterizações ópticas dos FIV, do conjunto detector do RSME e para a sua calibração. / This paper presents the results of the study and development of the design parameters of a Multi-Spectral Solar Radiometer (MSSR), based on Variable Interference Filter (VIF) pass-bad which incorporates a resonant layer Fabry-Perot inclined in form wedge, tunable within the optically active area of VIF, applicable to enviro nmental sensing and aerosols. The theory proposed was presented for the simulation, design and deposition by interactive method (associated with reviews of depositions simulations). The VIF was parameterized for the MSSR, but can serve other applications in multi-channel and multispectral sensors. The construction of VIF required studies and adaptations of the classic techniques of thin film deposition and microelectronic, was used the PVD / E-Beam. A study and the use of mathematical and simulation software, related to VIFs applicable to conventional IF appears. This software were applied and assessed in relation to the design of VIF. We evaluate the technique that produces the slope in the thickness of VIFs in a monolayer of 600 nm with a LMEs Surface Profiler. The VIFs characterized optically with spectrophotometers, can present an optically active area scanning 120,5 nm of the electromagnetic spectrum between channels 475,5 nm to 596 nm, belonging to 17,3 mm extension of VIF. FIV is an optical device designed with wedge-shaped thickness resulting in the linear transmittance for the spectral response with a 6,97 nm/mm in extension rate. It was proposed that VIFs characterized together with PD of a PDA, diffuser and lens form a detector module connected to a set of pre-processing and data collection (electronic module) thus forming the parameterized MSSR. The proposed MSSR was assessed using the VIF02 which operates a range of optically active (600 nm to 715 nm), a PDA model TSL1401 with PD 128 and Arduino UNO microcontroller to manage the detection. The results indicate that the instrument is equivalent to other reference spectrophotometer measurements, when measuring a monochromatic beam at 655,4 nm, but with narrower 0,13 nm resolution by channel. It was also pointed out the necessity of dedicated instrumentation for optical characterizations of other VIF MSSR detector assembly and the calibration.