Цвет океана

Эта статья включает в себя список литературы , связанной литературы или внешних ссылок , но ее источники остаются неясными, поскольку в ней отсутствуют встроенные цитаты . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Сентябрь 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

На этом изображении Карибского моря MODIS вода кажется голубой, потому что молекулы воды рассеивают солнечный свет. Около Багамских островов более светлые цвета морской волны указывают на мелководье, где солнечный свет отражается от песка и рифов у поверхности.

«Цвет» океана определяется взаимодействием падающего света с веществами или частицами, присутствующими в воде. Белый солнечный свет состоит из спектра длин волн (около 400–700 нм), капли воды которого рассеиваются в непрерывный спектр цветов « радуги ». Большое количество воды, даже в бассейне, тоже будет синим.

Когда свет падает на поверхность воды, разные цвета поглощаются, пропускаются, рассеиваются или отражаются с разной интенсивностью молекулами воды и другими так называемыми оптически активными составляющими в суспензии в верхнем слое (называемом эпипелагической или световой зоной ) океан. Причина того, что воды открытого океана кажутся голубыми в ясный полдень, связана с поглощением и рассеянием света. Длины волн синего цвета рассеиваются, подобно рассеянию синего света.в небе, но поглощение является гораздо большим фактором, чем рассеяние для чистой воды океана. В воде поглощение сильное в красном и слабое в синем, поэтому красный быстро поглощается в океане, оставляя синий. Почти весь солнечный свет, попадающий в океан, поглощается, за исключением очень близких к побережью. Волны красного, желтого и зеленого цветов поглощаются молекулами воды в океане.

Когда солнечный свет попадает в океан, часть света отражается обратно прямо, но большая его часть проникает через поверхность океана и взаимодействует с молекулами воды, с которыми сталкивается. Волны красного, оранжевого, желтого и зеленого цветов поглощаются, поэтому оставшийся свет, который мы видим, состоит из более коротких длин волн синего и фиолетового цветов.

Любые частицы, взвешенные в воде, увеличивают рассеяние света . В прибрежных районах сток из рек; повторное взвешивание песка и ила со дна приливами , волнами и штормами; и ряд других веществ могут изменить цвет прибрежных вод. Некоторые типы частиц могут также содержать вещества, которые поглощают свет определенных длин волн, что изменяет его характеристики. Например, микроскопические морские водоросли , называемые фитопланктоном , обладают способностью поглощать свет в синей и красной областях спектра благодаря особым пигментам, таким как хлорофилл.. Соответственно, по мере увеличения концентрации фитопланктона в воде цвет воды смещается в сторону зеленой части спектра. Мелкие минеральные частицы, такие как отложения, поглощают свет в синей части спектра, в результате чего вода становится коричневатой, если имеется большое количество наносов.

Самым важным светопоглощающим веществом в океанах является хлорофилл, который фитопланктон использует для производства углерода путем фотосинтеза . Хлорофилл, зеленый пигмент, заставляет фитопланктон преимущественно поглощать красную и синюю части светового спектра и отражать зеленый свет. Районы океана с высокой концентрацией фитопланктона имеют оттенки сине-зеленого цвета в зависимости от типа и плотности популяции фитопланктона в них. Основной принцип дистанционного зондирования цвета океана из космоса заключается в том, что чем больше фитопланктона в воде, тем она зеленее.

Есть и другие вещества, растворенные в воде, которые также могут поглощать свет. Поскольку вещества обычно состоят из органического углерода, исследователи обычно называют их окрашенными растворенными органическими веществами .

История [ править ]

Дистанционное зондирование цвета океана из космоса началось в 1978 году с успешного запуска цветного сканера прибрежной зоны НАСА (CZCS). Несмотря на то, что CrZCS была экспериментальной миссией, рассчитанной на один год, датчик продолжал генерировать ценные временные ряды данных по выбранным тестовым участкам до начала 1986 года. Прошло десять лет, прежде чем стали доступны другие источники данных о цвете океана с помощью запуск других датчиков, в частности датчика с широким полем зрения на море ( SeaWiFS ), в 1997 году на борту спутника NASA SeaStar. Последующие датчики включали спектрорадиометр изображения среднего разрешения НАСА (MODIS) на борту спутников Aqua и Terra, спектрометр изображения среднего разрешения ESA (MERIS ) на борту своего экологического спутника Envisat. Несколько нового океан датчики цвета недавно были запущены, в том числе в Индийском океане Color Monitor (ОСМ-2) на борте НОКИ «ы Oceansat-2 спутник и корейские геостационарного Ocean Color Imager (GOCI), который является датчиком цвета первого океана будет запущен на геостационарную спутника , и Visible Infrared Imager радиометр Люкс ( VIIRS ) на борту Суоми АЭС НАСА. В следующем десятилетии различные космические агентства планируют больше датчиков цвета океана.

Радиометрия цвета океана и производные продукты также рассматриваются как фундаментальные важные климатические переменные, как это определено Глобальной системой наблюдения за климатом . Наборы данных о цвете океана обеспечивают единственную глобальную синоптическую перспективу первичной продукции в океанах, давая представление о роли мирового океана в глобальном углеродном цикле .

Радиометрия цвета океана [ править ]

Радиометрия цвета океана - это технология и дисциплина исследования, касающаяся изучения взаимодействия между видимым электромагнитным излучением, исходящим от солнца, и водной средой. В общем, этот термин используется в контексте наблюдений дистанционного зондирования , часто проводимых со спутников, находящихся на околоземной орбите . Используя чувствительные радиометры, такие как бортовые спутниковые платформы, можно тщательно измерить широкий спектр цветов, выходящих из океана. Эти измерения могут использоваться для получения важной информации, такой как биомасса фитопланктона или концентрации другого живого и неживого материала, которые изменяют характеристики поступающей радиации. Мониторинг пространственной и временной изменчивостиЦветение водорослей со спутников в крупных морских регионах вплоть до мирового океана сыграло важную роль в характеристике изменчивости морских экосистем и является ключевым инструментом для исследования того, как морские экосистемы реагируют на изменение климата и антропогенные возмущения.

Хлорофилл как заменитель фитопланктона [ править ]

Визуализация справа, полученные с использованием данных из изображений среднего разрешения спектрорадиометра (MODIS) на борту НАСА Аква спутника , показывает ежемесячно поверхности моря хлорофилл с июля 2002 года по февраль 2016 года Хлорофилл является прокси для фитопланктона изобилия. Фитопланктон - это микроскопические водоросли : морские первичные продуценты , превращающие солнечный свет в химическую энергию, поддерживающую пищевую сеть океана . Более темные оттенки зеленого указывают на большее количество хлорофилла, большее количество фитопланктона, а более темные оттенки синего указывают на меньшее количество хлорофилла и меньшее количество фитопланктона. Белый цвет представляет собой модовое значение хлорофилла в мировом океане.^[1]

Как и растения на суше, фитопланктону для цветения нужен солнечный свет и питательные вещества. Основным источником питательных веществ в океане является холодная глубокая океанская вода, которая поднимается на поверхность, что называется апвеллингом . Циркуляция океана и атмосферы определяет, где поднимаются питательные вещества. Области апвеллинга и, следовательно, продуктивности фитопланктона включают субполярные круговороты вдоль экватора, вдоль западного побережья континентов, вдоль западных пограничных течений (например, Гольфстрим ) и вблизи островов. К другим источникам поступления питательных веществ на поверхность океана относятся стоки с суши и атмосферные отложения минералов (например, пустынная пыль ). ^[1]

Модели цветения фитопланктона меняются в зависимости от краткосрочных погодных систем (например, прохождение тропических штормов), сезонов и долгосрочных климатических моделей, таких как Эль-Ниньо . Подобные спутниковые данные о цвете океана позволяют ученым изучать глобальное распределение фитопланктона, что имеет решающее значение для понимания различий между долгосрочными тенденциями, вызванными естественными колебаниями, и антропогенными изменениями климата (например, потеплением , стратификацией , закислением океана ). ^[1]

Приложения [ править ]

Данные о цвете океана являются жизненно важным ресурсом для широкого спектра оперативных прогнозов и океанографических исследований, наук о Земле и связанных с ними приложений, а также во многих областях общественного блага, определенных Группой по наблюдениям за Землей . Вот несколько примеров использования данных о цвете океана и связанных с ними типов данных.

• Вредный цветению прогнозирования : Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) Вредный цветению Система прогнозирования использует цвета океана данные в сочетании с метеорологическими данными и поле выборки для прогнозирования развития и движения вредоносному цветению водорослей (обычно называемых «красных приливов ") в Мексиканском заливе.
• Связь методов ведения сельского хозяйства с цветением фитопланктона : данные о цвете океана показывают, что, когда мексиканские фермеры добавляют удобрения на поля, удобрения стекают в океан и вызывают рост фитопланктона в Калифорнийском заливе.

См. Также [ править ]

• Цветной сканер прибрежной зоны (CZCS)
• Датчик с широким полем обзора для наблюдения за морем ( SeaWiFS )
• Спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS)
• Спектрометр изображений с разрешением MEdium ( MERIS )
• ПОЛЯРИЗАЦИЯ И НАПРАВЛЕННОСТЬ ОТРАЖЕНИЙ ЗЕМЛИ ( POLDER )
• Геостационарный сканер цветных изображений океана (GOCI)
• Oceansat-2
• Национальная полярно -орбитальная оперативная спутниковая система для изучения окружающей среды ( NPOESS )
• Подготовительный проект НПОЭСС (АЭС)
• Страж 3
• Морской оптический буй (МОБИ)

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Международная группа по координации цвета океана
• Домашняя страница NASA Ocean Color
• ESA MERIS Ocean Color (Цвет океана)
• Глобальная система наблюдения за климатом
• Группа по наблюдениям за Землей
• GlobColour
• Портал объединенного исследовательского центра Ocean Color
• NOAA Coastwatch
• Программа дистанционного зондирования прибрежных районов NOAA
• Цветной портал Малайзии
• ХлорОГИН
• Индийская организация космических исследований OCM
• Корейский институт аэрокосмических исследований
• Корейский океанский спутниковый центр
• Китайское национальное космическое управление
• Японское агентство аэрокосмических исследований