Мутность океана - Ocean turbidity

Визуализация океана. Мутность океана непосредственно перед Ураган Боб (14 августа 1991 г.)

Мутность океана - это мера степени облачности или непрозрачности морской воды, вызванной отдельными частицами, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть без увеличения. Очень мутный океан воды - это те, которые рассеивают много частицы в них. Как в сильно поглощающих, так и в сильно рассеивающих воды, видимость в воде снижается. Сильно рассеивающая (мутная) вода по-прежнему отражает много света, в то время как сильно поглощающая вода, такая как Blackwater River или озеро, очень темно. Рассеивающие частицы, из-за которых вода становится мутной, могут состоять из многих вещей, в том числе отложения и фитопланктон.

Измерение

Существует несколько способов измерения мутности океана, включая автономные удаленные транспортные средства, судовые сообщения и спутники.

Из спутниковое косвенное измерение мутности воды может быть выполнено путем исследования количества отражательная способность в видимой области электромагнитный спектр. Для Усовершенствованный радиометр очень высокого разрешения (AVHRR) логическим выбором будет полоса 1, покрывающая длины волн От 580 до 680 нанометры, то оранжевый и красный. Чтобы производить производные продукты, сопоставимые по время и Космос, атмосферная поправка требуется. Для этого эффекты Рэлеевское рассеяние рассчитываются на основе угла обзора спутника и зенитный угол Солнца а затем вычли из полосы 1 сияние. Для аэрозоль коррекция, используется полоса 2 в ближнем инфракрасном диапазоне. Сначала она корректируется с учетом рэлеевского рассеяния, а затем вычитается из полосы 1 с поправкой Рэлея. Полоса 2 с поправкой Рэлея считается аэрозольной. сияние потому что нет обратного сигнала от воды в непосредственной близости инфракрасный ожидается, так как вода сильно поглощает на этих длинах волн. Поскольку полосы 1 и 2 относительно близки в электромагнитном спектре, мы можем разумно предположить, что их аэрозольная яркость одинакова.

На этих изображениях мутность количественно определяется как процент отраженного света, выходящего из водяного столба, в диапазоне от 0 до 8 процентов. Процент отражательной способности можно соотнести с затухание, Глубина диска Секки или общее количество взвешенных твердых частиц, хотя точное соотношение будет варьироваться в зависимости от региона и оптический свойства воды. Например, в Флорида Бэй Коэффициент отражения 10% соответствует концентрации отложений 30 миллиграмм / литр и глубине по Секки 0,5 метра. Эти отношения примерно линейный так что коэффициент отражения 5% будет соответствовать концентрации отложений примерно 15 миллиграмм / литр и глубине Секки 1 метр. в Река Миссисипи области шлейфа, эти же значения отражательной способности будут представлять собой концентрации отложений примерно в десять или более раз выше.

Ураганы

Как и следовало ожидать, большинство этих изображений показывают значительное увеличение мутности в регионах, где ураган обрушился на берег. Увеличение связано, в первую очередь, с отложениями, которые были повторно взвешены на мелководных участках дна. В прибрежных районах часть сигнала также может быть связана с отложениями. размытый из пляжи а также от нагруженных наносами речных шлейфов. В некоторых случаях после урагана цветение фитопланктона из-за увеличения питательное вещество доступность может быть обнаружена.

Исследование мутности после урагана потенциально может иметь множество применений для управления прибрежными ресурсами, включая:

  • выявление региональных «горячих точек», где можно ожидать наиболее сильной эрозии
  • оценка общей концентрации наносов, которые были мобилизованы ураганом
  • определение пространственной степени мобилизации наносов
  • определение степени и влияния речных шлейфов
  • оценка и прогнозирование потенциала экосистема удары

Что касается этих видов использования, определение областей с высокой мутностью позволит менеджерам лучше всего выбрать стратегии реагирования, а также поможет обеспечить наиболее эффективное использование ресурсов после урагана.

Интерпретация изображений

Только малая часть света, падающего на океан, будет отражена и получена спутником. Вероятность фотон отражение и выход из океана экспоненциально уменьшается с увеличением длины пути через воду, потому что океан является поглощающей средой. Чем больше океана должен пройти фотон, тем больше у него шансов быть чем-то поглощенным. После поглощения он в конечном итоге станет частью теплового резервуара океана. Характеристики поглощения и рассеяния водного объекта определяют скорость вертикального ослабления света и устанавливают предел глубин, влияющих на спутниковый сигнал. Разумное практическое правило состоит в том, что 90 процентов сигнала, поступающего из воды, который видит спутник, приходится на первую длину затухания. Насколько это глубоко, зависит от свойств поглощения и рассеивания как самой воды, так и других составляющих воды. Для длин волн ближнего инфракрасного диапазона и более глубина проникновения варьируется от метра до нескольких микрометры. Для полосы 1 глубина проникновения обычно составляет от 1 до 10 метров. Если вода имеет большой всплеск мутности ниже 10 метров, спутник вряд ли его увидит.

Для очень мелкой чистой воды есть большая вероятность, что дно будет видно. Например, в Багамы, вода довольно прозрачная и имеет глубину всего несколько метров, что приводит к очевидной высокой мутности, поскольку дно отражает много света полосы 1. Для областей с постоянно высокими сигналами мутности, особенно областей с относительно чистой водой, часть сигнала может быть связана с отражением от дна. Обычно это не проблема для изображения мутности после урагана, так как буря легко ресуспендирует достаточно осадка, так что отражение от дна незначительно.

Облака также проблематичны для интерпретации мутности, полученной со спутников. Удаление облака алгоритмы выполнять удовлетворительную работу для пиксели которые полностью мутные. Частично мутные пиксели гораздо труднее идентифицировать и обычно приводят к ложным оценкам высокой мутности. Подозревают высокие значения мутности вблизи облаков.

Смотрите также

использованная литература

Примечание: Информация на этой странице была взята из NOAA, допускается в США добросовестное использование законы. Первоисточник информации: https://web.archive.org/web/20040902231404/http://www.csc.noaa.gov/crs/cohab/hurricane/turbid.htm