Estructura e información en teledetección oceánica: de la fusión de datos a la identificación de puntos de inflexión climáticos | Structure and information in remote sensing of the oceans: from data fusion to the identification of climate tipping points

XX Congreso de la Asociación Española de Teledetección : Teledetección y Cambio Global: Retos y Oportunidades para un Crecimiento Azul, 5-7 June 2024, Cádiz.-- Este trabajo es una contribución a la PTI Teledetect, coordinada por el CSIC y el INTA.-- 4 pages, 4 figures

[EN] The characterization of remote sensing of ocean variables by means of the Microcanonical Multifactal Formalism is known since 20 years ago. Owing to ocean turbulence, using singularity analysis information about marine hydrography can be retrieved starting from surface temperature or other remote sensing variables. This has been mainly used to develop data fusion techniques, and also for the characterization of ocean currents. In this work, we will show that under the conditions of ocean turbulence there is a precise mathematical relation between singularity exponents (which are a measure of local regularity of the studies variable at each point, what generalizes the concept of differentiability) and the local information content of the variable. This relation enables some powerful conclusions. From the theoretical point of view, this confirms the hypothesis that the set of most singular points contain the majority of the information about the image (to the point that it can be reconstructed from the values of the gradient of the variable over those points). From a more practical point of view, by means of this approximation we can construct supertemplates of the sea state combining the remote sensing information coming from satellite observations of very different variables, and even reconstruct the sea state for the more than 40 years of satellite observations. On the other hand, thanks to the analysis of the temporal evolution of the total information content of the maps of sea surface temperature we can see that by 2016 the planet experience a phase shift regarding ocean dynamics, change tha is currently showing clear signs of acceleration; our analysis shows hat this change is likely a climate tipping point. This framework can also be applied to land variables

[ES] La caracterización de mapas de teledetección marina usando el Formalismo Multifractal Microcanónico es conocida desde hace 20 años. Debido a la turbulencia oceánica, usando la técnica del análisis de singularidades se puede recuperar información de la hidrografía marina a partir de la temperatura superficial u otras variables de teledetección. Eso ha sido usado principalmente en el desarrollo de técnicas de fusión de datos, y también para la caracterización de corrientes oceánicas. En este trabajo, mostraremos que bajo las condiciones de la turbulencia oceánica, hay una relación matemática y precisa entre los exponentes de singularidad (que son una medida de la regularidad local de la variable estudiada en cada punto, generalizando el concepto de diferenciabilidad) y el contenido de información local de la variable. Esta relación permite una serie de conclusiones muy potentes. Desde el punto de vista teórico, confirma la intuición de que el conjunto de puntos más singulares son los que contienen más información sobre la imagen (al extremo de que ésta puede ser reconstruida a partir de los valores del gradiente de la variable sobre esos puntos). Desde el punto de vista más práctico, mediante esta aproximación se puede construir superplantillas del estado del mar combinando la información de teledetección proveniente de observaciones de variables completamente diferentes, e incluso reconstruir este estado durante los más de 40 años de observaciones satelitales. Por otro lado, gracias al análisis de la evolución temporal del contenido de información total de los mapas de temperatura superficial muestran que hacia el año 2016 el planeta experimentó un cambio de fase en lo que a la dinámica oceánica se refiere, cambio que ahora mismo está mostrando claros síntomas de aceleración; nuestro análisis muestra que ese cambio es probablemente un punto de inflexión climático. Este esquema puede también ser aplicado a variables terrestres

Este trabajo ha sido en parte financiado por el proyecto INTERACT (PID2020-114623RB-C31), financiado por el MCIN/AEI/10.13039/501100011033. El ICM está financiado a través de la acreditación ‘Severo Ochoa Centro of Excelencia’ (CEX2019-000928-S)

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