Überwachung der Ozeantemperatur: eine wichtige Grundlage für die Bewertung mariner Ökosysteme

Die Ozeane bedecken 70 % der Erdoberfläche und sind das größte natürliche Ökosystem der Erde. Aufgrund der komplexen und sich ständig verändernden Meeresumwelt sind Umweltüberwachung und Frühwarnsysteme von entscheidender Bedeutung. Dabei spielt die Nutzung von Satellitenfernerkundungstechnologie zur Überwachung und Prognose mariner hydrologischer Daten eine zentrale Rolle für die Entwicklung der Meeresressourcen, das Wachstum der maritimen Wirtschaft, den Schutz mariner Ökosysteme und die Wahrung maritimer Rechte.

Fernerkundungsüberwachung der Meeresumwelt

Aufgrund der Weite und Tiefe der Ozeane reichen herkömmliche bodengestützte Überwachungsmethoden für die Überwachung der Meeresumwelt nicht aus. Fernerkundungstechnologien bieten im Vergleich zu traditionellen Erhebungsmethoden eine größere Reichweite und höhere Effizienz bei der Untersuchung von Problemen der Meeresumwelt und weisen einzigartige Vorteile auf. Erstens sind sie nicht durch geografische Lage, Wetter oder menschliche Einflüsse eingeschränkt und können geografisch abgelegene Gebiete, Gebiete mit schwierigen Umweltbedingungen und Gebiete, in denen routinemäßige Erhebungen aus politischen Gründen nicht direkt durchgeführt werden können, erfassen. Zweitens liefert die Satellitenfernerkundung eine enorme Menge an Meeresdaten und großflächige Bilder der Meeresoberfläche, wobei jedes Bild Tausende von Quadratkilometern abdeckt. Dies ist äußerst vorteilhaft für die Erfassung von Meeresressourcen, die großflächige Kartierung und die Überwachung von Umweltverschmutzungen. Drittens ermöglicht die Satellitenfernerkundung die regelmäßige Überwachung von Meeresströmungen, Veränderungen der Meeresoberflächentemperatur, Fischwanderungen und Schadstofftransporten.

Überwachung der Ozeantemperatur

In der marinen Umweltforschung ist die Meeresoberflächentemperatur (OST) einer der wichtigsten Indikatoren für die Überwachung der Meeresumwelt. Die Meerestemperatur bezeichnet die Temperatur des Meerwassers, deren Schwankungen großräumig saisonal und zwischenjährlich oder kleinräumig lokal sein können. Sie hat einen erheblichen Einfluss auf das marine Leben und die Ökosysteme und ist ein grundlegendes Element der marinen Klimaforschung. Mithilfe von Fernerkundungstechnologien können wir globale Daten zur Meeresoberflächentemperatur erfassen. Diese Daten können genutzt werden, um Trends der Meerestemperatur zu überwachen, den Klimawandel vorherzusagen und den Zustand mariner Ökosysteme zu beurteilen. Darüber hinaus können Daten zur Meeresoberflächentemperatur auch zur Überwachung der Meeresströmungen und extremer Wetterereignisse wie beispielsweise Seestürme verwendet werden.

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD – Überwachung der Meerestemperatur in Xiamen

Die traditionellen Messungen der Meeresoberflächentemperatur basieren auf manuellen Messmethoden, die einen hohen Personal- und Zeitaufwand erfordern und nur eine begrenzte Abdeckung bieten. Fernerkundungssatelliten können die Meerestemperatur genau bestimmen, indem sie thermische Infrarotinformationen aus dem Meeresgebiet innerhalb des thermischen Infrarotbandes extrahieren. Sie bieten die Vorteile einer schnellen Abdeckung, eines großen Datenvolumens und einer kontinuierlichen Beobachtung. Diese Bilder ermöglichen die Analyse von Temperaturveränderungstrends und -mustern, wodurch Vorhersagen zukünftiger Meerestemperaturen ermöglicht und Daten für die globale Klimaforschung bereitgestellt werden. Darüber hinaus liefert die Überwachung der Meerestemperaturen wichtige meteorologische und marine Umweltinformationen und bildet somit die Grundlage für die Entwicklung mariner Ressourcen und die Sicherheit auf See.

Die Meeresoberflächentemperatur wurde in dieser Arbeit mithilfe der Split-Window-Methode (MCSST) berechnet. Zunächst wurde die Helligkeitstemperatur aus den Werten der beiden thermischen Infrarotbänder mithilfe der Planckschen Gleichung berechnet. Anschließend wurden die Anpassungsparameter aus den Messdaten ermittelt und in die Formel der Split-Window-Methode eingesetzt, um das Ergebnis zu erhalten. Wie die Abbildung zeigt, war die Meeresoberflächentemperatur in der Nähe von Xiamen City Anfang Juli im Allgemeinen höher und sank Ende August.

Durch die Erfassung von Daten mittels Satellitenfernerkundung und deren Kombination mit den elektromagnetischen Welleneigenschaften mariner Elemente wie Meerestemperatur und -tiefe, Meeresströmungen, Meeresbodentopographie, Salzgehalt und gelöstem Sauerstoff können wir detaillierte Untersuchungen zu Meeresbodentopographie, Meerestemperatur, meteorologischen Faktoren und dem marinen Leben durchführen. Dies ermöglicht uns, die dynamischen Veränderungen des marinen Ökosystems aus makroskopischer Perspektive zu verstehen, bietet neue technische Mittel für die Meeresforschung und eröffnet neue Forschungsfelder.

Das 21. Jahrhundert ist das Jahrhundert der Ozeane, und die Satellitenfernerkundung ist der beste Weg, die vorhandenen Daten- und Informationsressourcen optimal zu nutzen. Sie ist eine Schlüsseltechnologie und ein wichtiges Mittel für die nachhaltige Entwicklung der Meeresressourcen und der Umwelt. Sie spielt eine unersetzliche Rolle bei der Erforschung des globalen Wandels, der Ressourcenerkundung, der Umweltüberwachung und der Prognose.