Satellite remote sensing of the Baltic ecosystem and its primary

advertisement
Teledetekcja satelitarna ekosystemu Bałtyku
i jego produkcji pierwotnej
Bogdan Woźniak1, Mirosław Darecki1, Adam Krężel2, Dariusz Ficek3
[email protected]
1Instytut
Oceanologii
PAN, Sopot
2Instytut
Oceanografii
Uniwersytetu
Gdańskiego, Gdynia
3Instytut
Fizyki Akademii
Pomorskiej, Słupsk
Ekosystem Morza Bałtyckiego jest obszarem wrażliwym, poddanym silnej presji na
skutek działalności człowieka i zachodzących zmian klimatycznych. Państwa Bałtyckie,
dla których obszar te ma kluczowe znaczenie, zobligowane są do regularnego
monitoringu stanu ekosystemu tego morza, który może być prowadzony efektywnie
przy zastosowaniu metod satelitarnych wspartych pomiarami in situ w wybranych
miejscach.
Wody morza Bałtyckiego różnią się znacznie od czystych wód oceanicznych co
uniemożliwia bezpośrednie stosowanie standardowych algorytmów satelitarnych na
określenie wybranych parametrów ekosystemu, takich jak np. koncentracja pigmentów
fitoplanktonu czy jego produkcja pierwotna.
Powyższe problemy przyświecały realizacji w latach 2002-2005, projektu BOSSKEB Badanie i opracowanie systemu satelitarnej kontroli ekosystemu Bałtyku (PBZ-KBZ056/PO4/2001-2005, ang: DESAMBEM – Development of satellite method of the Baltic
ecosystem monitoring, patrz http://www.iopan.gda.pl/desambem/). W ramach projektu
zostały opracowane matematyczne modele i algorytmy na wyznaczanie parametrów
ekosystemu Bałtyku i jego produkcji pierwotnej
(patrz http://www.iopan.gda.pl/oceanologia/452wozni.pdf,
http://www.iopan.gda.pl/oceanologia/463wozni.pdf).
Komponenty systemu
•dane skanerów SeaWiFS lub MODIS + lokalne algorytmy
(‘kolor morza’)
•dane z satelitów meteorologicznych NOAA i Meteosat :
(m.in. w celu określenia temperatury powierzchni morza i stopnia
pokrycia jego powierzchni chmurami w celu wspomagania
wyliczania dziennych dóz energii fotosyntetycznej PAR).
•Inne parametry meteorologiczne i środowiskowe
Modele i algorytmy na wyznaczanie szeregu parametrów
ekosystemu, łącznie z jego produkcją pierwotną.
Dane wejściowe
Formuły modelowe
Modele i algorytmy dla
przetwarzania danych sat.
Optyczny model atmosfery
Model stanu powierzchni
morza i właśc. optycznych
Strumienie radiacji
VIS oraz kanały podczerwone IR1 i IR2
- temperatura powierzchni, T(0+)
- upwelling przybrzeżne
- fronty termalne
- zakres wlewów rzecznych
- optyczne właśc. aerozolii
inne dane
- koncentarcja ozonu, O3
- prędkość wiatru, v
- wilgotność powietrza, e
- ciśnienie amtosferyczne
- optyczne właściowści chmur
- optyczne właściwości atmosfery, transmitancja...
- rozkład oświetlenia na powierzchni Ed (0+, ),
- oświetlenie PAR(0+) na powierzchni – rozkład albeda powierzchni morza
- rozkład nachyleń powierzchni morza
- stopień pokrycia powierzchni pianą
- transmisja oświetlenia i radiacji przez powierzchnię
- oświetlenie Ed (0-, ) and oświetlenie PAR(0-) pod powierzchnią
- rozkład spektrlany Rrs pod powierzchnią, kolor morza
O
b
l
i
c
z
e
Model koloru morza
Bio-optyczny model morza
- przypowierzchniowa koncentracja głównych komponentów wody morskiej,
w tym chlorofilu a, Ca (0+)
Rozkłady pionowe:
- koncentracji chlorofilu a, Ca (z)
- rozkład spektralny osłabiania oświetlenia, Kd (z,)
- rozkład spektralny oświetlenia, Ed (z,) - rozkład PAR(z)
Model absorpcji światła przez
fitoplankton
Rozkłady pionowe:
- koncentracji pigmentów fitoplanktonu, Ci (z)
- współczynników absorpcji światła przez fitoplankton, apl(z)
Model kwantowej wydajności
fotosyntezy
Rozkłady pionowe:
- kwantowej wydajności fotosyntezy, (z)
- produkcji pierwotnej, P(z)
- całkowita produkcja pierwotna Ptot
Diagram blokowy komponentów systemu
n
i
a
Głównym celem projektu było opracowanie metod określania
charakterystyk ekosystemu Bałtyku na podstawie rejestracji satelitarnych.
Zastosowanie opracowanych metod pozwala uzyskać mapy wielu
parametrów ekosystemu Bałtyku , takich jak np.: temperatura
powierzchniowa, struktura przypowierzchniowych prądów morskich,
zjawiska upwellingu, zakwity fitoplanktonu, bilans radiacji, natężenie
promieniowania UV i PAR na powierzchni wody, koncentracja chlorofilu a i
innych pigmentów fitoplanktonu oraz produkcja pierwotna w morzu.
Opracowany system dostarcza także typowo fizycznych informacji o
środowisku takich jak np. rozkłady zanieczyszczeń czy stan pokrycia
powierzchni morza lodem.
Z uwagi na specyficzne właściwości optyczne morza i atmosfery w
rejonie Bałtyku, osiągnięcie celów progamu DESAMBEM było
możliwe dzięki opracowaniu nowych specjalistycznych algorytmów
oraz modyfikacji standardowych procedur dla przetwarzania
danych satelitarnych.
Dane satelitarne uzyskiwane przez pasywny pomiar radiacji
oddolnej z pomocą skanerów satelitarnych SeaWiFS i MODIS
przetwarzane były z wykorzystaniem lokalnych algorytmów, w tym
korekcji atmosferycznej dostosowanej do specyfiki akwenu.
Dane satelitarne NOAA i Meteosat wykorzystywano w celu
określenia temperatury powierzchniowej wody oraz stanu pokrycia
obszaru Bałtyku chmurami, co umożliwiło dokładne określenie
dobowej ilości PAR docierającej do powierzchni wody.
Dane satelitarne wraz ze standardowymi pomiarami warunków
meteorologicznych i innych parametrów środowiskowych, zostały
włączone do szeregu modeli i algorytmów, które pozwalają określić
wiele pozostałych parametrów ekosystemu łącznie z jego produkcją
pierwotną.
Przykładowe mapy rozkładów dziennej dozy oświetlenia PAR (a)
i średniej temperatury powierzchniowej (b) uzyskane w projekcie
DESAMBEM.
Przykładowe mapy rozkładów koncentracji chlorofilu a (c) i całkowitej
produkcji pierwotnej (d), uzyskane w projekcie DESAMBEM.
Przykładowe mapy rozkładów całkowitej produkcji pierwotnej dla maja
w latach 2001-2004
9 May 2001
10 May 2002
21 May 2004
14 May 2001
28 May 2003
8 May 2002
10 May 2004
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

66+6+6+

2 Cards basiek49

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Prace Magisterskie

2 Cards Pisanie PRAC

Create flashcards