Zmętnienie oceanu - Ocean turbidity
Zmętnienie oceanu jest miarą stopnia zmętnienia lub zamglenia wody morskiej spowodowanej przez pojedyncze cząstki, które są zbyt małe, aby można je było zobaczyć bez powiększenia. Bardzo mętne wody oceaniczne to te, w których znajduje się wiele rozproszonych cząstek . Zarówno w wodach silnie chłonnych, jak i silnie rozpraszających widoczność w wodzie jest zmniejszona. Silnie rozpraszająca się (mętna) woda nadal odbija dużo światła, podczas gdy silnie absorbująca woda, taka jak rzeka czy jezioro, jest bardzo ciemna. Cząsteczki rozpraszające, które powodują zmętnienie wody, mogą składać się z wielu rzeczy, w tym osadów i fitoplanktonu .
Pomiar
Istnieje wiele sposobów mierzenia zmętnienia oceanu, w tym autonomiczne pojazdy zdalnie sterowane, statki i satelity.
Z satelity można dokonać przybliżonego pomiaru zmętnienia wody, badając współczynnik odbicia w widzialnym obszarze widma elektromagnetycznego . W przypadku zaawansowanego radiometru o bardzo wysokiej rozdzielczości (AVHRR) logicznym wyborem jest pasmo 1, obejmujące długości fal od 580 do 680 nanometrów , pomarańczowe i czerwone. Aby uzyskać produkty pochodne, które są porównywalne w czasie i przestrzeni, wymagana jest korekcja atmosfery . W tym celu efekty rozpraszania Rayleigha są obliczane na podstawie kąta widzenia satelity i kąta zenitalnego Słońca, a następnie odejmowane od radiancji pasma 1 . Do korekcji aerozolu stosuje się pasmo 2 w bliskiej podczerwieni. Jest on najpierw korygowany o rozpraszanie Rayleigha, a następnie odejmowany od skorygowanego pasma Rayleigha 1. Zakłada się, że skorygowane pasmo Rayleigha 2 jest promieniowaniem aerozolu, ponieważ nie oczekuje się sygnału zwrotnego od wody w bliskiej podczerwieni, ponieważ woda jest wysoce absorbująca na tych długościach fal. Ponieważ pasma 1 i 2 są stosunkowo blisko widma elektromagnetycznego, możemy rozsądnie założyć, że ich radiancje aerozolu są takie same.
Na tych obrazach zmętnienie jest określane ilościowo jako procent odbitego światła wychodzącego z słupa wody w zakresie od 0 do 8 procent. Procentowy współczynnik odbicia może być skorelowany z tłumieniem , głębokością dysku Secchiego lub całkowitą zawartością zawiesiny, chociaż dokładna zależność będzie się różnić regionalnie i zależy od właściwości optycznych wody. Na przykład w zatoce Florida Bay 10% współczynnik odbicia odpowiada stężeniu osadu 30 miligramów/litr i głębokości Secchiego 0,5 metra. Zależności te są w przybliżeniu liniowe, więc współczynnik odbicia 5% odpowiadałby stężeniu osadu około 15 miligramów/litr i głębokości Secchiego wynoszącej 1 metr. W rejonach pióropuszów rzeki Missisipi te same wartości współczynnika odbicia odpowiadałyby stężeniom osadów około dziesięciokrotnie lub wyższym.
huragany
Jak można się było spodziewać, większość tych zdjęć ujawnia duży wzrost zmętnienia w regionach, w których huragan uderzył w ląd. Wzrosty są spowodowane przede wszystkim osadami, które zostały ponownie zawieszone z obszarów płytkiego dna. W obszarach przybrzeżnych część sygnału może być również spowodowana erozją osadów na plażach, a także obciążonymi osadami pióropuszami rzecznymi. W niektórych przypadkach może być wykrywalny pohuraganowy zakwit fitoplanktonu spowodowany zwiększoną dostępnością składników odżywczych .
Badanie zmętnienia po przejściu huraganu może mieć potencjalnie wiele zastosowań w zarządzaniu zasobami przybrzeżnymi, w tym:
- zidentyfikowanie regionalnych „gorących punktów”, w których można się spodziewać, że erozja będzie najpoważniejsza;
- oszacowanie całkowitego stężenia osadów, które zostało zmobilizowane przez huragan
- określenie przestrzennego zasięgu mobilizacji osadów
- określenie zasięgu i udziału pióropuszów rzecznych
- ocena i przewidywanie potencjalnych wpływów na ekosystem
W odniesieniu do tych zastosowań określenie obszarów wysokiego zmętnienia pozwoli menedżerom na najlepsze decydowanie o strategiach reagowania, a także pomoże zapewnić najefektywniejsze wykorzystanie zasobów po huraganie.
Interpretowanie obrazów
Tylko niewielka część światła padającego na ocean zostanie odbita i odebrana przez satelitę. Prawdopodobieństwo, że foton odbije się i wyjdzie z oceanu, zmniejsza się wykładniczo wraz z długością jego drogi przez wodę, ponieważ ocean jest ośrodkiem absorbującym. Im więcej oceanu musi przebyć foton, tym większe są szanse, że zostanie przez coś pochłonięty. Po wchłonięciu stanie się w końcu częścią oceanicznego rezerwuaru ciepła. Charakterystyki absorpcji i rozpraszania akwenu określają stopień pionowego tłumienia światła i wyznaczają limit głębokości, która ma wpływ na sygnał satelitarny. Rozsądną praktyczną zasadą jest to, że 90 procent sygnału pochodzącego z wody widzianej przez satelitę pochodzi z pierwszej długości tłumienia. Jej głębokość zależy od właściwości absorpcji i rozpraszania zarówno samej wody, jak i innych składników w wodzie. Dla długości fal w bliskiej podczerwieni i dłuższych głębokość penetracji waha się od metra do kilku mikrometrów . W przypadku pasma 1 głębokość penetracji będzie zwykle wynosić od 1 do 10 metrów. Jeśli woda ma duży skok zmętnienia poniżej 10 metrów, satelita raczej nie zauważy tego skoku.
Przy bardzo płytkiej, czystej wodzie istnieje duża szansa, że widać dno. Na przykład na Bahamach woda jest dość przejrzysta i głęboka tylko na kilka metrów, co skutkuje wyraźnym zmętnieniem, ponieważ dno odbija dużo światła z pasma 1. W przypadku obszarów o stale wysokich sygnałach zmętnienia, szczególnie obszarów o stosunkowo czystej wodzie, część sygnału może być spowodowana odbiciem od dna. Zwykle nie stanowi to problemu w przypadku obrazu zmętnienia po huraganie, ponieważ burza łatwo ponownie zawiesza wystarczającą ilość osadów, tak że odbicie dna jest znikome.
Chmury są również problematyczne dla interpretacji zmętnienia pochodzącego z satelitów. Algorytmy usuwania chmur wykonują zadowalającą pracę dla pikseli, które są w pełni zachmurzone. Częściowo zmętnione piksele są znacznie trudniejsze do zidentyfikowania i zazwyczaj dają fałszywe szacunki wysokiego zmętnienia. Podejrzewane są wysokie wartości zmętnienia w pobliżu chmur.
Zobacz też
Bibliografia
Uwaga : informacje na tej stronie zostały zaczerpnięte z NOAA , co jest dozwolone zgodnie z amerykańskimi przepisami dotyczącymi dozwolonego użytku . Oryginalne źródło informacji znajduje się na stronie https://web.archive.org/web/20040902231404/http://www.csc.noaa.gov/crs/cohab/hurricane/turbid.htm