Misure di clorofilla in acque costiere con tecniche di remote sensing. Metodi di calibrazione.

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marine (fitoplancton, organismi algali). La conoscenza del fitoplancton ha un ruolo 
chiave nella dinamica dell ecosistema marino perchØ costituisce  il livello piø basso 
della catena alimentare. La clorofilla Ł legata anche allo stato di degrado di un bacino 
marino: la presenza di inquinanti organici, come i fosfati e i nitrati, causa una eccessiva 
produzione di alghe che a lungo pu  causare la mort e di bacini chiusi o poco profondi 
(fenomeno di eutrofizzazione). 
Questa tesi si inquadra in un progetto piø complesso di monitoraggio di aree costiere. Il 
progetto IMCA intende sviluppare procedure di analisi delle immagini telerilevate 
finalizzate al ritrovamento dei principali parametri chimico-fisici-biologici 
rappresentativi della qualit  delle acque costiere e ricavabili da satellite. Mentre le zone 
marine appartenenti agli oceani aperti sono state ben modellizzate nei precedenti 
decenni, nelle acque costiere il problema della stima di questi parametri Ł piø complesso. 
Infatti, nelle acque aperte le sostanze otticamente attive sono tra loro dipendenti in 
quanto sia la sostanza gialla che i materiali in sospensione sono originati dalla 
decomposizione degli organismi planctonici che trasportano i pigmenti fotosintetici 
come la clorofilla. Nelle acque costiere, invece, a causa degli apporti terrestri dovuti ai 
fiumi o alle attivit  umane, questa dipendenza cess a di esistere, e la concentrazione delle 
sostanze otticamente attive varia indipendentemente l’una dall’altra. Dal punto di vista 
dell’analisi dei dati questo comporta una maggiore complessit  nell’implementazione di 
procedure per la stima dei parametri.  
La presente tesi, che si inserisce all interno di tale progetto, si prefigge come obiettivi la 
calibrazione di misure di concentrazione di clorofilla e la validazione dei modelli ottici 
applicati ai dati telerilevati. Il lavoro si articola in sei capitoli. 
In particolare il primo capitolo descrive i concetti base del telerilevamento e i principi 
fisici che permettono di risalire ad informazioni quantitative da misure in remoto, legate 
all interazione della radiazione luminosa con la superficie marina.  
Nel secondo capitolo sono analizzate le caratteristiche dinamiche e spettrali della 
clorofilla, particolare attenzione Ł rivolta al processo di emissione di fluorescenza e alla 
sua variabilit  legata a fattori ambientali.  
Nel terzo capitolo si sono studiati i principali algoritmi utilizzati per l estrazione della 
concentrazione di clorofilla dal segnale rilevato dal satellite.  
Nel quarto capitolo si sono analizzati i metodi per la determinazione di clorofilla in 
laboratorio o direttamente nel mare. Si Ł scelto di misurare la concentrazione di 
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clorofilla mediante il metodo fluorimetrico in vivo e in particolare usando un profilatore 
munito di un fluorimetro.  
Il quinto capitolo descrive le varie metodologie adottate per la calibrazione di questo 
strumento. Si sono svolte delle campagne di misura in loco e si sono confrontate le 
misure di concentrazione di clorofilla acquisite dal fluorimetro con quelle analizzate 
tramite la tecnica dell HPLC (High Pressure Liquid Cromatography). Esse hanno 
sottolineato la necessit  di svolgere un  analisi p iø specifica da realizzare in laboratorio 
per meglio comprendere la relazione tra emissione di fluorescenza e contenuto di 
clorofilla. Dalla calibrazione in laboratorio si Ł evinto che, a parit  di concentrazione di 
clorofilla, la fluorescenza emessa varia molto con la specie di fitoplancton. Essendo 
impossibile individuare tutte le specie delle alghe presenti nei tre siti e quantificare i 
pigmenti presenti e la loro efficienza relativa, si propone una metodologia di 
campionamento e di calibrazione che tenga conto della localit  in cui si effettuano le 
misure e della dipendenza dalla stagione delle variabili da analizzare. 
Una tale analisi suggerisce inoltre un protocollo di calibrazione e validazione degli 
algoritmi bio-ottici utilizzando dati di clorofilla fluorimetrici piuttosto che quelli ottenuti 
tramite la tecnica dell HPLC.  
Nel sesto capitolo si conferma il protocollo elaborato, implementando alcuni tra i piø 
comuni algoritmi bio-ottici con dati di riflettanza di remote sensing misurati 
direttamente in situ dal profilatore della Satlantic. La concentrazione di clorofilla cos  
ottenuta Ł confrontata con i valori di clorofilla ricavati con l HPLC e con il fluorimetro. 
Le concentrazioni modellate presentano una correlazione significativa solo con le misure 
di clorofilla in situ effettuate dal fluorimetro. Questo risultato conferma che il dato 
satellitare Ł piø relazionabile alla concentrazione di clorofilla misurata dal fluorimetro 
piuttosto che a quella determinata mediante la tecnica dell HPLC. Il satellite, come il 
fluorimetro, misura tutta la radiazione di fluorescenza emergente dal mare in una banda 
di frequenze; Ł quindi preferibile calibrare i dati satellitari utilizzando come misure di 
verit  quelle del fluorimetro piuttosto che quelle dell HPLC. 
1.2 Monitoraggio delle zone costiere 
La fascia costiera Ł la zona di transizione tra le aree puramente di tipo terrestre e quelle 
puramente di tipo marino, e i processi caratteristici dell’uno o dell’altro ambiente in 
questa zona coesistono in un delicato equilibrio. Nonostante nel mondo le aree costiere 
 7 
coprono una piccola percentuale della superficie marina globale, esse sono aree 
altamente produttive e sostengono una elevata biodiversit  [1]. Molte delle specie 
marine utilizzano queste zone per procurarsi il cibo, per la riproduzione e per allevare la 
prole. Sul lato terra, l’ambiente costiero Ł fondamentale per molte specie animali e 
vegetali. Ad esempio le zone umide costiere sono un ambiente fondamentale per molte 
specie di uccelli e piante. Data l’importanza economica ed ambientale delle aree costiere 
sempre piø energie sono profuse al loro studio e conservazione. Per la complessit  di 
questo ecosistema, sono molte le variabili da prendere in considerazione nel caso di una 
pianificazione di un monitoraggio ambientale. Per questo l Unione Europea ha 
sollecitato gli stati nazionali a perseguire gli obiettivi della salvaguardia, della tutela e 
del miglioramento delle qualit  delle acque, dell u tilizzazione accorta e razionale delle 
risorse naturali, fondata sui principi della precauzione e dell azione preventiva. Il quadro 
normativo italiano di riferimento Ł costituito dal D. lgs n. 152 dell 11 Maggio 1999, poi 
integrato dal successivo decreto 258/00. Tale legislazione si prefigge l obiettivo finale di 
eliminare le sostanze pericolose prioritarie, di raggiungere una buona qualit  delle acque 
ed impedirne il deterioramento. La legge 152/99 regolamenta la tutela delle acque 
superficiali, marine e sotterranee attraverso l individuazione della qualit  delle acque 
(classificata come in tabella 1.1.a) il riconoscimento delle zone vulnerabili e delle zone 
sensibili, l identificazione delle relative misure volte alla prevenzione e alla riduzione 
dell inquinamento. [2] 
Tabella 1.2.a: Definizione dello stato ambientale per i corpi idrici superficiali. 
ELEVATO 
Non si rilevano alterazioni di qualit  degli elemen ti chimico-fisici ed idromorfologici per quel 
dato tipo di corpo idrico in dipendenza degli impatti antropici, o sono minime rispetto ai valori 
normalmente associati allo stesso ecotipo in condizioni indisturbate. La qualit  biologica sar  
caratterizzata da una composizione ed un abbondanza di specie corrispondente totalmente o 
quasi alle condizioni normalmente associate allo stesso ecotipo. 
La presenza di microinquinanti, di sintesi e non di sintesi, Ł paragonabile alle concentrazioni di 
fondo rilevabili nei corpi idrici non influenzati da alcuna pressione antropica.  
BUONO 
I valori degli elementi della qualit  biologica per  quel tipo di corpo idrico mostrano bassi 
livelli di alterazione derivanti dall attivit  uman a e si discostano solo leggermente da quelli 
normalmente associati alla stesso ecotipo in condizioni non disturbate. 
La presenza di microinquinanti, di sintesi e non di sintesi, Ł in concentrazioni da non 
comportare effetti a breve e lungo termine sulle comunit  biologiche associate al corpo idrico 
di riferimento. 
SUFFICIENTE I valori degli elementi della qualit  biologica per  quel tipo di corpo idrico si discostano 
moderatamente da quelli di norma associati allo stesso ecotipo in condizioni non disturbate. I 
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valori mostrano segni di alterazione derivanti dall attivit  umana e sono sensibilmente piø 
disturbati che nella condizione di  buono stato . 
La presenza di microinquinanti, di sintesi e non di sintesi, Ł in concentrazioni da non 
comportare effetti a breve e lungo termine sulle comunit  biologiche associate al corpo idrico 
di riferimento. 
SCADENTE 
Si rilevano alterazioni considerevoli dei valori degli elementi di qualit  biologica del tipo di 
corpo idrico superficiale, e le comunit  biologiche  interessate si discostano sostanzialmente da 
quelle di norma associate al tipo di corpo idrico superficiale inalterato. 
La presenza di microinquinanti, di sintesi e non di sintesi, Ł in concentrazioni da comportare 
effetti a medio e lungo termine sulle comunit  biol ogiche associate al corpo idrico di 
riferimento. 
PESSIMO 
I valori degli elementi di qualit  biologica del ti po di corpo idrico superficiale presentano 
alterazioni gravi e mancano ampie porzioni delle comunit  biologiche di norma associate al 
tipo di corpo idrico superficiale inalterato. 
La presenza di microinquinanti, di sintesi e non di sintesi, Ł in concentrazioni da comportare 
gravi effetti a breve e lungo termine sulle comunit  biologiche associate al corpo idrico di 
riferimento. 
 
Nel seguente contesto si inserisce il progetto IMCA (Integrated Monitoring of Coastal 
Areas) al quale il gruppo di Telerilevamento del Dipartimento di Fisica dell universit  di 
Bari sta partecipando. Il progetto IMCA persegue l obiettivo di sviluppare un sistema 
che consenta di offrire un servizio per il monitoraggio delle aree costiere mediante la 
produzione periodica di mappe tematiche e la distribuzione continua su rete delle 
informazioni ottenute [3]. Per incrementare l efficienza e la completezza del controllo di 
un ecosistema cos  complesso e importante come quello delle fasce costiere, il sistema di 
monitoraggio sar  realizzato  attraverso il confronto e l integrazione di dati satellitari, 
dati di verit  a terra e modellistica numerica. Per  realizzare l obiettivo ed integrare le 
diverse tecnologie occorre accordare e combinare insieme varie componenti. Da un lato 
la modellistica matematica opportunamente calibrata su una serie di parametri ricavati 
da misure a terra integrate con misurazioni remote, dall altro l implementazione di 
algoritmi di estrazione di parametri ambientali da dati satellitari, impostati a loro volta 
sugli stessi risultati dei modelli matematici.  
Il progetto realizza un sistema di monitoraggio di tre diverse aree campione e si propone 
come obiettivi il monitoraggio: 
- della qualit  delle acque e del paesaggio costiero;   
- dell erosione costiera e della circolazione delle correnti;  
 9 
Parte del progetto IMCA intende sviluppare procedure di analisi delle immagini 
telerilevate finalizzate al ritrovamento dei principali parametri chimico-fisici-biologici 
rappresentativi della qualit  delle acque costiere e ricavabili da satellite (clorofilla-a, 
sedimenti sospesi, sostanza gialla, temperatura). Il recupero dei suddetti parametri Ł 
ottenuto sia con procedure locali di estrazione (algoritmi empirici), sia con procedure piø 
specifiche di modellizzazione (algoritmi semianalitici di inversione). Gli algoritmi 
empirici si basano su regressioni basate su dati di verit  a mare; quelli semianalitici, 
partono da una modellizzazione della radiazione emergente dalla superficie del mare 
implementando metodi matematici di minimizzazione di una adeguata funzione di costo.  
In IMCA, particolare rilievo Ł dato all integrazione di misure effettuate con la 
strumentazione operante in situ e tecniche di rilevamento in remoto. Per la indagine si 
utilizzano metodi chimicofisici e di biomonitoraggio al fine di valutare non solo le 
concentrazioni degli inquinanti ma anche il loro impatto sulle aree costiere. Il 
monitoraggio in situ prevede due linee di azione, di cui una condotta con boe 
oceanografiche ed una l altra tramite un profilatore che permette la misura di profili 
lungo la colonna d’acqua di una serie di grandezze fisiche (concentrazione di clorofilla, 
coefficiente di scattering ed altre misure radiometriche). 
I parametri che ciascuna boa prelever  in continuo sono: 
- ventosit  e temperatura dell aria (stazione meteo rologica montata sulla boa); 
- correntometria; 
- temperatura; 
- salinit ; 
- clorofilla; 
- ossigeno. 
Per il monitoraggio mediante campagne sono stati scelti tre siti campione in cui 
l indagine Ł effettuata. Le tre localit  selezionate per le loro peculiari caratteristiche 
sono: Taranto, Isole Tremiti e Margherita di Savoia (figura 1.2.b). La prima zona 
costiera Ł caratterizzata da uno stato di degrado notevole tanto da essere considerata 
un area a rischio di inquinamento ambientale. La seconda area marina comprende, nel 
suo interno, una Riserva Marina caratterizzata da acque di estrema limpidezza e da 
praterie di Posidonia oceanica2. La terza area Ł caratterizzata da una situazione 
                                                
2 La posidonia (Posidonia oceanica) è una pianta che vive al disotto della superficie del mare, 
preferibilmente su fondali di sabbia o fango e, a differenza delle alghe, è suddivisa in radici, fusto, 
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intermedia rispetto alle precedenti due e riguarda una fascia costiera in cui sono presenti 
intense attivit  turistiche, prevalentemente di tip o balneare.  
 
Figura 1.2.b I siti campione del progetto IMCA 
 
In IMCA sono previsti campionamenti quindicinali in un totale di 25 stazioni nei tre siti 
selezionati, per ciascuna stazione vengono effettuate misure di grandezze fisiche, 
chimiche e radiometriche, in particolare sono analizzati i seguenti parametri: 
- temperatura [ C]; 
- salinit  [ ]; 
- ossigeno [ppm e %]; 
- trasparenza [m]; 
- clorofilla [mg/l]; 
                                                                                                                                            
foglie, fiori e ovviamente frutti. Le praterie sono uno sbarramento naturale che contrasta la forza 
del mare e l’erosione costiera e rappresentano l’anello di congiunzione tra i sistemi ecologici 
marini e quelli terrestri. Una delle cause che può alterare l’equilibrio di questo importante 
ecosistema è la diminuzione della trasparenza dell’acqua per motivi legati all’aumento dei 
sedimenti in sospensione. Oltre che per la notevole quantità e diversità di organismi animali e 
vegetali che la popolano, la sua importanza deriva anche dalla sua elevata produttività che 
rifornisce il mare di ossigeno e nutrimento, con un ruolo ecologico paragonabile a quello delle 
grandi foreste tropicali. 
 
 11 
- presenza di idrocarburi [µg/l]; 
- sali d azoto (ammoniaca, nitriti, nitrati) [mg/l]; 
- sali di fosforo (fosforo totale, ortofosfati) [mg/l]; 
Le analisi ed il prelevamento di campioni d acqua di mare interessano prevalentemente i 
primi strati di acqua corrispondenti a quelli leggibili dallo spazio. 
Elemento fondamentale di tutto il progetto sono i dati provenienti da sensori satellitari 
che sono di vario tipo in funzione dell’applicazione che li utilizza. I sensori passivi nel 
VIS/IR a media risoluzione spaziale ma dall’alta risoluzione temporale, quali MODIS o 
MERIS, sono stati utilizzati per lo studio della qualit  delle acque usufruendo dei dati 
raccolti in mare. 
La presente tesi, che si inserisce all interno di tale progetto, si prefigge come obiettivi la 
calibrazione di misure di concentrazione di clorofilla effettuate dal fluorimetro presente 
sul profilatore e la validazione dei modelli ottici applicati ai dati telerilevati.  
1.3 Il telerilevamento: vantaggi e parametri biofisici 
rilevabili 
Gli ecosistemi costieri dipendono fortemente dall uso del suolo lungo le coste e nei 
bacini idrografici ad essi afferenti, dagli apporti fluviali e dai vari processi aventi luogo 
in mare. Lo studio ed il controllo di tali ecosistemi richiedono strumenti adeguati che 
consentano di operare nelle scale spazio-temporali tipiche dei processi sotto 
osservazione. Il telerilevamento offre la possibilit  di ottenere una visione sinottica su 
ampie aree, che non Ł possibile conseguire con i metodi tradizionali. Il telerilevamento Ł 
l osservazione, fatta senza contatto diretto, delle propriet  di un oggetto attraverso i 
segnali elettromagnetici o acustici che esso produce in conseguenza della sua forma e 
del suo stato fisico, chimico, termodinamico. 
L osservazione della Terra, da una piattaforma orbitante nello spazio, pu  avvenire solo 
mediante rivelazione della radiazione elettromagnetica emergente dall oggetto nel 
campo di vista dello strumento. Questo moderno sistema di indagine permette di:  
- superare il concetto puntuale di campionamento a vantaggio di una descrizione spaziale 
completa; 
- valorizzare la misura puntuale in situ per estenderne il significato nello spazio 
circostante; 
- accedere a serie temporali di misure spazialmente distribuite; 
 12 
- comprendere, da una determinata distanza, quale siano la natura, lo stato delle superfici 
investigate e l andamento di alcuni fenomeni non esclusivamente superficiali. 
I settori applicativi piø importanti nei quali possono essere applicate le tecniche del 
telerilevamento sono [4]: 
- il controllo e la tutela dell ambiente (tramite la rilevazione di specifiche grandezze 
prima e dopo gli eventi. in caso di inondazioni, frane, terremoti, eruzioni, erosioni del 
suolo e delle coste, desertificazione, inquinamento del suolo e delle acqua, bonifica del 
territorio; 
- la gestione di risorse rinnovabili (come agricoltura, foreste, risorse ittiche) e risorse non 
rinnovabili (come minerali, idrocarburi, geotermia). 
Un ambito in cui il telerilevamento occupa un posto di primo piano riguarda lo studio 
dell   ocean colour . La misura del  colore  del mare (cioŁ lo spettro  di luce visibile 
emergente dalla superficie marina) Ł uno dei piø importanti strumenti per estrarre 
informazioni sui processi biologici, geochimici e fisici che avvengono nell ambiente 
costiero e marino [5]. Infatti molti aspetti di tali processi possono essere investigati 
rilevando il colore del mare, anche se bisogna tenere presente che questo parametro Ł 
relativo al solo strato superficiale, variabile all incirca tra 0 e 100 metri a seconda del 
tipo di acqua. Tale strato Ł piø profondo, se le acque sono limpide, invece Ł piø 
superficiale se le acque sono torbide, ricche di particolato e di sostanze disciolte e 
sospese, perchŁ la luce non riesce a penetrare a fondo. 
La terminologia ocean color, universalmente accettata e condivisa dalla comunit  
scientifica internazionale dell Osservazione della Terra, indica la stima delle 
concentrazioni delle sostanze presenti nelle acque marine e lacustri a partire dalle 
propriet  ottiche apparenti delle sostanze stesse, attraverso l utilizzo di dati telerilevati 
da sensori ottici multispettrali e/o iperspettrali a media-elevata risoluzione geometrica. 
La determinazione del fitoplancton nell acqua marina, quantificata con la concentrazione 
di clorofilla a o con il coefficiente di assorbimento dei pigmenti materiali (aph), Ł il 
maggiore obiettivo dell optical remote sensing.  
Nell ambito dell ambiente marino la Marine Environment Unit del JRC (Joint Research 
Centre) della Commissione Europea ha definito in ambiente costiero le tre applicazioni 
principali del telerilevamento: 
• Stima della variazione della concentrazione di solidi sospesi; 
• Stima della concentrazione di clorofilla a ; 
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• Stima della temperatura superficiale del mare. 
In Tabella 1.3.a sono riportati i principali parametri relativi al monitoraggio delle acque 
costiere stimabili tramite dati remoti e l accuratezza raggiungibile con i sistemi attuali.  
 
 
 
Parametro Metodo misura 
convenzionale 
Unit  di 
misura Accuratezza  
Temperatura Termometria  C 1% 
Torbidit  Disco secchi; turbidimetro m 10% 
Colore Colorimetria. 
mg/L 
scala pt 
20% 
Clorofilla a HPLC; spettrofotometria µg/L 10% 
Sedimenti sospesi Filtraggio mg/L 25% 
Sostanza gialla Filtraggio mg/L 5% 
Tabella 1.3.a: Principali parametri relativi al monitoraggio delle acque costiere in funzione della 
normativa vigente, stimabili tramite dati remoti con l accuratezza raggiungibile con i sistemi attuali. 
 
Mentre per il monitoraggio degli effetti dell’erosione delle coste e delle modificazioni 
del paesaggio costiero ad opera degli interventi di urbanizzazione, l’utilizzo del mezzo 
satellitare Ł affermato e diffuso, per quanto riguarda l analisi della qualit  delle acque 
della fascia costiera il suo uso non Ł cos  sviluppato sebbene le applicazioni ed il loro 
utilizzo abituale sia in aumento. La grandezza, la cui misura da satellite oggi offre la 
maggior affidabilit  Ł senza dubbio la temperatura superficiale del mare. Attualmente 
precisioni di circa mezzo grado sono ottenibili facilmente. Il problema principale su cui 
si dibatte in questo caso, Ł relativo allo spessore dello strato di acqua di cui 
effettivamente si misura la temperatura con il sensore su satellite. A causa dell’elevato 
coefficiente di assorbimento dell’acqua nell’infrarosso termico, solo gli strati piø 
superficiali di pochi millimetri contribuiscono alla radiazione elettromagnetica misurata 
dal sensore remoto. Questo comporta che non in tutte le condizioni del mare, una misura 
della temperatura di uno strato cos  sottile sia indicativo del corpo d’acqua. 
In definitiva, sebbene in alcune applicazioni il ruolo del telerilevamento Ł ormai 
insostituibile, esso costituisce comunque un ausilio importante dei metodi piø 
tradizionali di rilevamento della qualit  di un amb iente costiero, ma non pu  sostituirsi 
completamente ad essi. 
 14 
1.4 Telerilevamento ottico passivo dell ocean color 
1.4.1 Percorso e varie interazioni della luce per raggiungere il 
sensore 
Un sistema passivo nell ottico o nell infrarosso pe r il telerilevamento dell acqua utilizza 
un sensore con uno stretto campo visivo, capace di rilevare l intensit  della radiazione 
elettromagnetica che raggiunge il sensore. Questo avviene registrando l energia radiante 
in diverse bande spettrali centrate in lunghezze d onda opportune. Nel telerilevamento 
passivo dell ocean color il sole Ł la fonte primaria della radiazione che Ł misurata dal 
sensore. I fotoni emessi dal sole possono seguire, per , differenti percorsi prima di 
raggiungere il sensore (figura 1.4.a).  
 
figura 1.4.a. Percorso della luce per raggiungere il sensore 
La radiazione che raggiunge il satellite Ł costituita da tre contributi: 
a) la luce che, attraversando l atmosfera, Ł scatterata dalle particelle atmosferiche.Sono 
possibili scattering multipli e a volte la luce che raggiunge il sensore Ł riflessa dalla 
superficie del mare dopo lo scattering atmosferico; 
b) la luce che Ł riflessa dalla superficie del mare; 
c) la radianza ascendente dalla superficie marina dopo il back-scattering nell acqua. 
Una delle componenti del segnale misurato dal sensore Ł quella dovuta alla radiazione 
incidente sulla superficie marina che viene riflessa specularmente da quest’ultima nella 
 15 
direzione del sensore satellitare. Se la superficie del mare fosse perfettamente piatta, 
l immagine rilevata da un sensore, che si trova nella direzione della riflessione 
speculare, sarebbe approssimativamente quella di un disco solare (fig. 1.4.b (a)). Nella 
realt  la superficie marina Ł una superficie rugosa con rugosit  che varia nello spazio e 
nel tempo a causa del vento e delle correnti. Questo trasforma l immagine del sole 
riflessa da un disco in una striscia (fig. 1.4.b (b)). L effetto principale della rugosit  della 
superficie Ł, quindi, quello di allargare l intervallo angolare entro il quale un osservatore 
vede la riflessione speculare del sole (questo effetto Ł chiamato sunglint). 
 
 
a) superficie marina quasi piatta                      b) superficie marina mossa 
Figura 1.4.b: Esempio di riflessione speculare del sole nel caso di mare quasi completamente 
piatto(a) e superficie mossa(b). 
 
Se consideriamo un elemento di superficie marina, questo rifletter  la radiazione solare 
verso il sensore remoto se la sua pendenza e orientazione nello spazio sar  tale da 
soddisfare le condizioni imposte dalle leggi dell’ottica geometrica. Utilizzando il 
concetto di raggio, proprio dell’ottica geometrica, tali condizioni sono (a) l’appartenenza 
ad uno stesso piano della retta normale all’elemento di superficie marina e le direzioni tra 
il sole, il sensore e l’elemento di superficie marina, e (b) l uguaglianza degli angoli tra la 
normale alla superficie e le direzioni superficie-sole e superficie-sensore. Tali condizioni 
possono essere soddisfatte per brevi istanti di tempo che si susseguono con un ordine 
apparentemente casuale dipendente dallo stato ondoso della superficie marina. 
PoichØ la radianza ascendente dalla superficie marina Ł l unico contributo da cui Ł 
possibile ricavare informazioni sulla massa d acqua, si cerca di eliminare il contributo b) 
costruendo dei sensori capaci di orientare opportunamente il rivelatore. Non si Ł, invece,