DETECTION OF SEEPAGE SLICKS IN CANTARELL COMPLEX (GULF OF MEXICO) USING POLARIMETRIC SAR DATA OF RADARSAT-2

Abstract

ABSTRACT. The occurrence of oil seeps on the sea surface from active petroleum systems has been extensively documented by radar imaging using SAR (Synthetic Aperture Radar). Polarimetry is consolidating in the oil industry as a sophisticated technique for the study of marine seeps. The Cantarell Complex, located in the Gulf of Mexico, is currently the most prolific natural seep site in the world. This paper aims to add to the discussion on the physical properties of seepage slicks from full polarimetric data (quad-pol) from RADARSAT-2 satellite. The fact that the research was based on two images (ID#02 and ID#04) acquired at the same place and with the same mode of operation but with a time lapse between acquisitions and different incidence angles allowed to evaluate the influence of the imaging geometry on target signatures. To this end, samples of four classes (sea, offshore platform, oil and false targets) were collected. The data of the samples were afterwards shown in graphs and plotted in the classification plan of Cloude & Pottier - entropy (H) vs. alpha angle (¯α) - for backscattering mechanism analysis. Such elements made it possible to certify that (i) the sea is a Bragg-type surface regardless the incidence angle, (ii) platforms have double-bounce scattering, but small incidence angles are inadequate for their characterization, (iii) false targets (associated in ID#02 to regions of little wind) are moderately random/quasi deterministic surfaces, and (iv) oil behaves either as a Bragg (19.0◦-22.7◦ incidence angle range) or as a random/anisotropic surface (33.7◦-36.7◦ incidence angle range).

Keywords: H-¯α diagram, incidence angle, radar imaging, marine seeps.

RESUMO. A ocorrência de exsudações de óleo na superfície do mar a partir de sistemas petrolíferos ativos vem sendo extensivamente documentada por imageamento utilizando sistemas SAR (Synthetic Aperture Radar). A polarimetria está se consolidando na indústria do petróleo como uma técnica sofisticada para o estudo de seeps marinhos. O Complexo de Cantarell, situado no Golfo do México, é atualmente o local de exsudação natural de óleo mais prolífico do globo terrestre. Este trabalho visou contribuir com a discussão acerca das propriedades físicas de escapes de óleo a partir dos dados polarimétricos completos (quad-pol) do satélite RADARSAT-2. O fato da pesquisa valer-se de duas imagens (ID#02 e ID#04) adquiridas no mesmo local e modo de operação, mas com intervalo entre as aquisições e diferentes ângulos de incidência, possibilitou avaliar a influência da geometria de imageamento na assinatura dos alvos. Com esse propósito, foram geradas amostras de quatro classes (mar, plataforma, óleo e falso alvo), que tiveram os dados posteriormente relacionados em gráficos e no plano de classificação de Cloude & Pottier - entropia (H) vs. ângulo alfa (¯α) - para análise do mecanismo de espalhamento. Tais elementos permitiram atestar que (i) o mar é uma superfície do tipo Bragg independente do ângulo de incidência, (ii) as plataformas têm espalhamento double-bounce, mas baixos ângulos são inadequados para sua caracterização, (iii) falsos alvos (associados em ID#02 a regiões de baixo vento) são superfícies moderadamente aleatórias/quase determinísticas, e (iv) o óleo comporta-se ou como Bragg (19,0â—¦-22,7â—¦), ou como uma superfície aleatória/anisotrópica (33,7â—¦-36,7â—¦).

Palavras-chave: Diagrama H-¯α, ângulo de incidência, imagem de radar, seeps marinhos.