Цветной сканер прибрежной зоны
Цветной сканер прибрежной зоны (CZCS) представлял собой многоканальный сканирующий радиометр на борту спутника Nimbus 7 , преимущественно предназначенный для дистанционного зондирования воды . Nimbus 7 был запущен 24 октября 1978 года, а CZCS вступил в строй 2 ноября 1978 года. Он был рассчитан всего на один год (в качестве проверки концепции), но фактически оставался в эксплуатации до 22 июня 1986 года. Работа Nimbus 7 была ограничена несколькими днями, поскольку он делил свою мощность с пассивным микроволновым сканирующим многоканальным микроволновым радиометром .
CZCS измерял отраженную солнечную энергию по шести каналам с разрешением 800 метров. Эти измерения были использованы для картирования концентрации хлорофилла в воде, распределения отложений , солености и температуры прибрежных вод и океанских течений . CZCS заложил основу для последующих спутниковых датчиков цвета океана и стал краеугольным камнем для международных усилий по пониманию роли океана в углеродном цикле .
Цвет океана
[ редактировать ]
Самым значительным продуктом CZCS стала коллекция так называемых изображений цвета океана . «Цвет» океана на изображениях CZCS обусловлен веществами в воде, в частности фитопланктоном (микроскопическими, свободно плавающими фотосинтезирующими организмами), а также неорганическими частицами.
Поскольку данные о цвете океана связаны с наличием фитопланктона и твердых частиц, их можно использовать для расчета концентраций материалов в поверхностных водах и уровня биологической активности; по мере увеличения концентрации фитопланктона цвет океана меняется с синего на зеленый (обратите внимание, что большинство изображений CZCS имеют ложный цвет , поэтому высокие уровни фитопланктона кажутся красными или оранжевыми). Спутниковые наблюдения за цветом океана дают глобальную картину жизни в мировом океане, поскольку фитопланктон является основой подавляющего большинства океанических пищевых цепей . Записывая изображения в течение нескольких лет, ученые также лучше поняли, как биомасса фитопланктона менялась с течением времени; например, красного прилива цветение когда они росли, можно было наблюдать . Измерения цвета океана также представляют интерес, поскольку фитопланктон удаляет углекислый газ из морской воды во время фотосинтеза и, таким образом, составляет важную часть глобального углеродного цикла.
Необработанные данные со сканера передавались со средней скоростью 800 кбит/с на наземную станцию , где они сохранялись на магнитной ленте. Затем пленки были отправлены в отдел обработки изображений Центра космических полетов Годдарда . Обработанные данные были заархивированы в Годдарде и доступны ученым со всего мира. Первоначально данные хранились на 38 000 девятидорожечных магнитных лентах, а затем были перенесены на оптический диск.
Архив был одним из первых экземпляров системы, обеспечивающей визуальный предварительный просмотр («просмотр») изображений, что помогало упорядочивать данные. Это стало моделью, которой позже последовали системы наблюдения за Землей распределенные активные архивные центры .
CZWS был первым спутниковым датчиком цвета океана, и после того, как он прекратил наблюдения в 1986 году, в записях наблюдался 10-летний перерыв, пока Япония не запустила сканер цветовой температуры океана (OCTS) в 1996 году, а Соединенные Штаты не запустили систему Sea-view Wide. Датчик поля зрения ( SeaWiFS ) в 1997 году. Современные инструменты, которые предоставляют данные о цвете океана, включают Aqua- MODIS , Copernicus Sentinel 3 Ocean и Land Color Instrument. NOAA (OLCI) и набор радиометров видимого инфракрасного изображения (VIIRS) на борту спутников Объединенной полярной спутниковой системы (JPSS).
Технические детали
[ редактировать ]
Прибор CZCS был изготовлен компанией Ball Aerospace & Technologies Corp.
Отраженная солнечная энергия измерялась по шести каналам для определения цвета, вызванного поглощением хлорофилла, отложений и окрашенных растворенных органических веществ в прибрежных водах. В CZCS использовалось вращающееся плоское зеркало под углом 45 градусов к оптической оси телескопа Кассегрена . Зеркало сканировало 360 градусов, но для измерения цвета океана были собраны только 80 градусов данных, сосредоточенных в надире . прибор просматривал источники глубокого космоса и калибровки В течение оставшейся части сканирования . Приходящее излучение собиралось телескопом и разделялось на два потока с помощью дихроичного светоделителя . Один поток направлялся на диафрагму, которая одновременно служила входной апертурой небольшого полихроматора . Излучение, попавшее в полихроматор, отделялось и повторно отображалось в пяти длинах волн на пяти кремниевых детекторах в фокальной плоскости полихроматора. Другой поток направлялся на охлаждаемый детектор из теллурида ртути-кадмия в тепловой области (10,5–12,5 микрометра). Для охлаждения использовался радиационный охладитель. тепловой детектор . Чтобы избежать солнечных бликов, зеркало сканера по команде наклонялось вокруг оси наклона датчика так, что линия визирования датчика перемещалась с шагом 2 градуса до 20 градусов относительно надира. Спектральные полосы 0,443 и 0,670 микрометров сосредоточены на наиболее интенсивных полосах поглощения хлорофилла, а полоса 0,550 микрометров сосредоточена на «шарнирной точке», длине волны минимального поглощения. Было показано, что соотношения измеренных энергий в этих каналах тесно параллельны поверхностным концентрациям хлорофилла. Данные сканирующего радиометра были обработаны с помощью алгоритмов, разработанных на основе данных полевых экспериментов, для создания карт поглощения хлорофилла. Температуры прибрежных вод и океанских течений измерялись в спектральном диапазоне с центром в 11,5 микрометров. Наблюдения проводились также в двух других спектральных диапазонах: 0,520 микрометра для корреляции хлорофилла и 0,750 микрометра для поверхностной растительности. Ширина сканирования составляла 1556 км с центром в надире, а разрешение на местности составляло 0,825 км в надире.
Ссылки
[ редактировать ]- Центр данных и информационных услуг Годдарда (14 февраля 2006 г.). «Обзор» . Поддержка данных о цвете океана . НАСА. Архивировано из оригинала 18 июня 2006 года . Проверено 27 июня 2006 г.
- Национальный центр данных космических исследований (20 октября 2005 г.). «Цветной сканер прибрежной зоны» . НАСА . Проверено 14 февраля 2008 г.
- Жених, Стив; Сатьендранатх, Шубха ; Бан, Яй; Бернард, Стюарт; Брюин, Роберт; Бротас, Ванда; Брокманн, Карстен; Чаухан, Пракаш; Чхве, Чон Кук; Чуприн, Андрей; Чаватта, Стивен; Чиполлини, Паоло; Донлон, Крейг; Франц, Брайан; Он, Сяньцян; Хирата, Такафуми; Джексон, Том; Кампель, Милтон; Красеманн, Хаджо; Лаванда, Саманта; Пардо-Мартинес, Сильвия; Мелен, Фредерик; Платт, Тревор; Сантолери, Розалия; Скакала, Джозеф; Шеффер, Блейк; Смит, Мари; Стейнмец, Франсуа; Валенте, Андре; Ван, Мэнхуа (2019). «Цвет океана со спутника: современное состояние и перспективы на будущее» . Границы морской науки . 6 :1–30. дои : 10.3389/fmars.2019.00485 . ISSN 2296-7745 . ПМЦ 9933503 . ПМИД 36817748 .
