人造衛星在海洋之運用(Satellite remote sensing) (二)

人造衛星在海洋之運用(Satellite remote sensing) (二)
國立南科國際實驗高級中學地球科學科許群老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

二、水色衛星遙測：
水色量測係以自然的陽光照射來產生海洋水色圖，由於在電磁譜中，只有可見光及近紅外線之能量能透射水柱，所以測量水柱輻射率時，通常只能用可見光光譜帶及近紅外線光譜帶來測量來取得相關的水色資料。一般而言，在特定光譜帶中光的散射及吸收是依照物質的形狀、尺度大小及組成成分而定，光譜帶隨著物質及微粒不同的形態而有所變。水色的定性測量雖然已經可行，然而獲得正確的定量資料則相當困難。這是因為海洋水色量測是在大氣層外觀測，因此其所蒐集到的訊號，實質上除了海洋水色之外，尚夾雜著大氣散射光、海面反射光，以及儀器雜訊等，也因此海洋水色的訊號需要種種校正，例如增益截差校正與大氣校正等。

我國第一顆人造衛星 — 中華衛星一號(ROCSAT-1)，海洋水色的研究是此衛星三大任務之一。在中華衛星一號上裝有一具海洋水色照相儀 (Ocean Color Imager)，海洋水色照相儀為一推掃式成像光譜儀，共有六個波段，其波段與美國 SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor，海視廣角感測儀) 八個波段中的六個完全相同，其成像機能完全由線形CCD感測器與衛星軌道運動所構成。中華衛星一號利用S-band通道傳回數據，由於受到數據傳輸速率的限制，光譜數據必須先存放於本身的記憶體上，因此海洋水色照相儀繞行軌道一圈，最多只能用其中3%的時間攝像。影像由六組不同光譜帶組成，範圍從443毫微米 到865毫微米，海洋水色可從這六光譜波帶的測量中得到。其中第一到第四頻帶從443毫微米到565毫微米用來量測葉綠素A濃度，其實海洋水色作業中最主要的工作就是葉綠素A濃度之量測，一般而言，可靠的量測操作必須要搭配現場實測的資料。

葉綠素A濃度與海洋初級生產力有直接關聯，漁場通常就在富含葉綠素A 的地點，因為富含葉綠素A就表示藻類（或稱為浮游植物）聚集，於是浮游動物、小魚、小蝦也聚集於此，由於食物充足，各種廻游的經濟魚種便覓食聚集於此而成為漁場，所以測量葉綠素A分佈可以應用在漁業資源保育。另外測量葉綠素A 也可以監測有害藻類的大量繁殖，雖然藻類大量繁殖時常吸引大量魚群，然而藻類的過度繁殖將使魚類及其他海洋生物因缺氧而窒息。另外有些藻類具有毒素，也會殺死魚類。在有些有害藻群（HAB）中，若干因呈微紅色而被稱為「赤潮」。 赤潮對漁業曾造成嚴重損害而且甚至致人傷亡。例如一九九八年四月的赤潮現象將香港的漁業毀於一旦，導致了一億多美元的損失，當年夏天在菲律賓也至少有兩人因吃到污染的甲殼類而死亡等等。使用海洋水色資料來監測藻類大量繁殖可以適時地預防可能的赤潮災害。

整合海洋水色資料及合成孔徑雷達（SAR）影像乃是目前國際間最受矚目的新工具，SAR與海洋水色資料之組合可用來分析其他海洋過程。SAR影像能顯示既清晰又詳細的空間構造，而海洋水色影像則能提供生物資訊。例如在內波 (Internal wave) 的研究方面，SAR影像可呈現清晰的內波結構與位置之層面顯示，而位於同地之海洋水色影像則有助於瞭解其中所涉及的生物過程。

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