DOI: 10.21966/175j-8k96
title: 8-day average satellite (Sentinel 3A and 3B) chlorophyll and suspended matter concentrations for coastal British Columbia and southeast Alaska
title: Concentrations moyennes de chlorophylle et de matières en suspension par satellite (Sentinel 3A et 3B) sur 8 jours pour la côte de la Colombie-Britannique et le sud-est de l'Alaska

description: This is an ongoing dataset of fully processed 8-day average Sentinel 3A and 3B chlorophyll-a (Chla) and suspended particulate matter (SPM) imagery for coastal and offshore British Columbia (BC) and Southeast Alaska waters. Sentinel 3A and 3B are European Space Agency (ESA) oceanography satellites jointly operated with the European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT). The ocean and land colour instrument (OLCI) onboard both satellites has a 300m spatial resolution, near daily temporal coverage (when 3A and 3B are combined), 21 spectral bands from 400-1200nm, high signal-to-noise ratio and an off-nadir swath centered to minimize ocean sun glint. These features make the instruments well suited to retrievals of biogeochemical products from optically complex coastal waters.

At the University of Victoria (BC, Canada), the SPECTRAL remote sensing laboratory has performed extensive evaluation of methods for the best regional Chla and SPM retrievals. Validation with in-situ data showed the best results using Level-1 imagery processed with the POLYnomial based algorithm applied to MERIS (POLYMER) processor. Following validation, the SPECTRAL laboratory and the MOD(ularity) Squad developed an automated processing system that: 1) downloads imagery from the Marine Copernicus Online Data Access (CODA) web service; 2) applies POLYMER and flagging and; 3) mosaics the imagery for fully processed Chla and SPM concentrations over the study region. Additionally, an interactive public web interface was created to view the near real time outputs at www.algaeexplorer.ca (provided in resources).  Full validation details are provided in Giannini et al. (2021) and processing details in Jacoby et al. (2019) and Marchese et al. (2022) referenced in the resources.

In 2022, the Hakai Institute took responsibility of the project, added processing of 3B imagery and 8-day averaging of 3A and 3B imagery, created automated submission to the Canadian Integrated Ocean Observing System (CIOOS) and updated the Algae Explorer web interface to include all products. Averaging imagery over 8 days considerably improves spatial coverage in cloudy regions such as the northeast Pacific.

This product provides the best known regional OLCI Chla and SPM retrievals shown to have low systematic biases (<1%) and follow expected seasonal and spatial trends; however, relative percent difference between validation data and satellite retrievals was high notably for Chla (~83%) due to the underestimation of high Chla concentrations and potentially an artifact of spatial-temporal mismatches between validation samples and image pixels. The SPECTRAL laboratory has performed initial radiometric comparisons of 3A and 3B imagery and shown highly comparable data; however, comparison of biogeochemical outputs is still in progress. Further uncertainties exist in high turbidity regions (Fraser River plume and fjords) where uncorrectable poor-quality pixels are sometimes observed. Additionally, an unresolved data striping issue is periodically present and observed as a narrow band of distorted pixels, which sometimes evades the land mask and, crosses images diagonally above Vancouver Island. Efforts are underway to correct this issue. Data users should consider these uncertainties and issues when using the data. 

Satellite remote sensing is increasingly used to study surface ocean processes at the spatial and temporal resolutions required for understanding long term variability under a changing climate. Chlorophyll-a is the most widely used measure of phytoplankton biomass and crucial for understanding phytoplankton which are the base of the marine food web and control ocean biogeochemical cycling. Suspended particulate matter is a key water quality indicator (i.e. turbidity) with increased concentrations reducing light availability to aquatic species. 

Funding was provided by the UBC/UVic Hakai Coastal Initiative postdoctoral fellowship, NSERC NCE Marine Environmental Observation Prediction and Response (MEOPAR) network, Canadian Space Agency (CSA), Canadian Foundation for Innovation (CFI) and NSERC Discover Grant awarded to Maycira Costa. 

It is requested that Giannini et al. (2021), Jacoby et al. (2019) and Marchese et al. (2022) are referenced if data is used for published research and the ESA acknowledged as the data provider.
description: Il s'agit d'un ensemble de données continu d'imagerie entièrement traitée de la chlorophylle a (Chla) et des particules en suspension (SPM) Sentinelle 3A et 3B moyennes sur 8 jours pour les eaux côtières et extracôtières de la Colombie-Britannique (BC) et du sud-est de l'Alaska. Sentinel 3A et 3B sont des satellites océanographiques de l'Agence spatiale européenne (ESA) exploités conjointement avec l'Organisation européenne pour l'exploitation de satellites météorologiques (EUMETSAT). L'instrument de mesure de la couleur de l'océan et de la terre (OLCI) embarqué à bord des deux satellites a une résolution spatiale de 300 m, une couverture temporelle proche de la journée (lorsque 3A et 3B sont combinés), 21 bandes spectrales allant de 400 à 1 200 nm, un rapport signal/bruit élevé et une bande hors nadir centrée pour minimiser les reflets du soleil océanique. Ces caractéristiques rendent les instruments parfaitement adaptés à la récupération de produits biogéochimiques dans des eaux côtières optiquement complexes.

À l'Université de Victoria (Colombie-Britannique, Canada), le laboratoire de télédétection SPECTRAL a effectué une évaluation approfondie des méthodes permettant d'obtenir les meilleures extractions régionales de Chla et de SPM. La validation avec des données in situ a donné les meilleurs résultats en utilisant l'imagerie de niveau 1 traitée avec l'algorithme basé sur PolyNomial appliqué au processeur MERIS (POLYMER). Après validation, le laboratoire SPECTRAL et l'escouade MOD (ularity) ont développé un système de traitement automatisé qui : 1) télécharge les images depuis le service Web d'accès aux données en ligne de Marine Copernicus (CODA) ; 2) applique le POLYMÈRE et le marquage ; 3) mosaïque les images des concentrations de Chla et de SPM entièrement traitées dans la région d'étude. De plus, une interface Web publique interactive a été créée pour visualiser les résultats en temps quasi réel sur www.algaeexplorer.ca (fournis dans les ressources). Les détails complets de validation sont fournis dans Giannini et al. (2021) et les détails du traitement dans Jacoby et al. (2019) et Marchese et al. (2022) référencés dans les ressources.

En 2022, l'Institut Hakai a pris la responsabilité du projet, a ajouté le traitement des images 3B et la moyenne sur 8 jours des images 3A et 3B, a créé une soumission automatique au Système intégré canadien d'observation des océans (CIOOS) et a mis à jour l'interface Web Algae Explorer pour inclure tous les produits. La moyenne des images sur 8 jours améliore considérablement la couverture spatiale dans les régions nuageuses telles que le nord-est du Pacifique.

Ce produit fournit les extractions régionales OLCI Chla et SPM les plus connues, qui présentent de faibles biais systématiques (< 1 %) et suivent les tendances saisonnières et spatiales attendues ; toutefois, la différence relative en pourcentage entre les données de validation et les extractions par satellite était élevée, notamment pour le Chla (~ 83 %) en raison de la sous-estimation des concentrations élevées de Chla et potentiellement d'un artefact de discordances spatio-temporelles entre les échantillons de validation et les pixels d'image. Le laboratoire SPECTRAL a effectué des comparaisons radiométriques initiales des images 3A et 3B et a présenté des données très comparables ; toutefois, la comparaison des résultats biogéochimiques est toujours en cours. D'autres incertitudes existent dans les régions à forte turbidité (panache du fleuve Fraser et fjords) où des pixels de mauvaise qualité impossibles à corriger sont parfois observés. De plus, un problème non résolu de découpage des données est périodiquement présent et observé sous la forme d'une bande étroite de pixels déformés, qui échappe parfois au masque terrestre et traverse les images en diagonale au-dessus de l'île de Vancouver. Des efforts sont en cours pour corriger ce problème. Les utilisateurs des données doivent tenir compte de ces incertitudes et de ces problèmes lorsqu'ils utilisent les données. 

La télédétection par satellite est de plus en plus utilisée pour étudier les processus océaniques de surface aux résolutions spatiales et temporelles requises pour comprendre la variabilité à long terme dans un contexte de changement climatique. La chlorophylle-A est la mesure la plus largement utilisée de la biomasse du phytoplancton. Elle est essentielle pour comprendre le phytoplancton, qui constitue la base du réseau trophique marin et contrôle le cycle biogéochimique des océans. Les particules en suspension sont un indicateur clé de la qualité de l'eau (c'est-à-dire la turbidité), l'augmentation des concentrations réduisant la disponibilité de la lumière pour les espèces aquatiques. 

Le financement a été fourni par la bourse postdoctorale de l'UBC/Uvic Hakai Coastal Initiative, le réseau NSERC NCE Marine Environmental Observation Prediction and Response (MEOPAR), l'Agence spatiale canadienne (ASC), la Fondation canadienne pour l'innovation (CFI) et la subvention Discover du CRSNG accordée à Maycira Costa. 

Il est demandé que Giannini et al. (2021), Jacoby et al. (2019) et Marchese et al. (2022) soient référencés si les données sont utilisées pour des recherches publiées et si l'ESA est reconnue comme le fournisseur de données.