Спутниковый мониторинг биологической активности океана: SeaWiFS и его применение.

Введение

SeaWiFS (Sea Viewing Wide Field of View Sensor) — спутниковый датчик, разработанный для сбора глобальных биологических данных об океане. Активно использовавшийся с сентября 1997 года по декабрь 2010 года, его основной задачей было количественное определение хлорофилла, производимого морским фитопланктоном (микроскопическими растениями).

Программное обеспечение

НАСА предлагает бесплатное программное обеспечение, разработанное специально для работы с данными SeaWiFS через веб-сайт, посвященный цвету океана. Это программное обеспечение, под названием SeaDAS (SeaWiFS Data Analysis System), предназначено для визуализации и обработки спутниковых данных и может работать с данными уровней 1, 2 и 3. Изначально разработанное для данных SeaWiFS, оно с тех пор было расширено и может использоваться с данными из многих других спутниковых источников. Для чтения и обработки данных SeaWiFS также можно использовать другое программное обеспечение или языки программирования, такие как Matlab, IDL или Python.

Приложения

Оценка количества глобального или регионального хлорофилла, а следовательно, и фитопланктона, имеет большое значение для изменения климата и рыболовства. Фитопланктон играет огромную роль в поглощении углекислого газа, который вносит основной вклад в изменение климата. Часть этого фитопланктона опускается на океанское дно, эффективно удаляя углекислый газ из атмосферы и удерживая его в глубине океана в течение по крайней мере тысячи лет. Поэтому степень первичного производства в океане может сыграть большую роль в замедлении изменения климата. Или, если первичное производство замедлится, изменение климата может ускориться. Некоторые предлагают удобрять океан железом, чтобы стимулировать цветение фитопланктона и удалять углекислый газ из атмосферы. Независимо от того, будут ли проводиться эти эксперименты или нет, оценка концентрации хлорофилла в мировых океанах и его роли в биологическом насосе океана может сыграть ключевую роль в нашей способности предвидеть и адаптироваться к изменению климата. Фитопланктон является ключевым компонентом в основе океанической пищевой цепи, и океанографы уже давно предполагают связь между океаническим хлорофиллом и производством рыбы. Степень, в которой фитопланктон связан с производством морской рыбы, зависит от количества трофических уровней в пищевой цепи и эффективности каждого уровня. Оценки количества трофических связей и трофической эффективности от фитопланктона до коммерческого рыболовства широко обсуждались, хотя и мало подтверждены данными. Более поздние исследования показывают, что положительные взаимосвязи между фитопланктоном и производством рыбы могут быть смоделированы и могут быть очень сильно коррелированы при анализе в соответствующем масштабе. Например, Уэр и Томсон (2005) обнаружили коэффициент детерминации r² равный 0,87 между урожаем местной рыбы (тонн/км²) и среднегодовой концентрацией хлорофилла (мг/м³). Другие исследователи обнаружили, что фронт хлорофилла переходной зоны Тихого океана (плотность хлорофилла 0,2 мг/м³) является определяющей характеристикой распространения кожистых черепах.

Estimating the amount of global or regional chlorophyll, and therefore phytoplankton, has large implications for climate change and fisheries production. Phytoplankton play a huge role in the uptake of the world's carbon dioxide, a primary contributor to climate change. A percentage of these phytoplankton sink to ocean floor, effectively taking carbon dioxide out of the atmosphere and sequestering it in the deep ocean for at least a thousand years. Therefore, the degree of primary production from the ocean could play a large role in slowing climate change. Or, if primary production slows, climate change could be accelerated. Some have proposed fertilizing the ocean with iron in order to promote phytoplankton blooms and remove carbon dioxide from the atmosphere. Whether these experiments are undertaken or not, estimating chlorophyll concentrations in the world's oceans and their role in the ocean's biological pump could play a key role in our ability to foresee and adapt to climate change. Phytoplankton is a key component in the base of the oceanic food chain and oceanographers have hypothesized a link between oceanic chlorophyll and fisheries production for some time. The degree to which phytoplankton relates to marine fish production depends on the number of trophic links in the food chain, and how efficient each link is. Estimates of the number of trophic links and trophic efficiencies from phytoplankton to commercial fisheries have been widely debated, though they have been little substantiated. More recent research suggests that positive relationships between and fisheries production can be modeled and can be very highly correlated when examined on the proper scale. For example, Ware and Thomson (2005) found an r2 of 0.87 between resident fish yield (metric tons km 2) and mean annual concentrations (mg m 3). Others have found the Pacific's Transition Zone Chlorophyll Front (chlorophyll density of 0.2 mg m 3) to be defining feature in loggerhead turtle distribution.