珊瑚追踪卫星几乎实时监控珊瑚礁的漂白

夏威夷的珊瑚礁正处于危险之中。从八月开始的一次主要海洋热浪正在整个州范围内漂白珊瑚,从考艾岛的西海岸到大岛科纳海岸。

科学家们正在以前所未有的细节观看这场破坏。他们正在使用由140颗小型卫星组成的网络和实验性的深度学习算法来近乎实时地跟踪事件。在漂白事件之前,之中和之后收集的夏威夷珊瑚的高分辨率图像可以揭示珊瑚礁对极端温度的反应。这样的数据最终可以帮助世界各国政府预见并最大程度地减少未来漂白事件所造成的损害。

夏威夷檀香山市美国国家海洋与大气管理局(NOAA)的海洋学家Jamison Gove说:“这是以前从未有过的。”“它能奏效,它是新颖的,而且非常惊人。”?/ p>

该卫星项目是价值150万美元的艾伦珊瑚地图集(Allen Coral Atlas)的一部分,该地图集旨在绘制和监视由已故微软联合创始人保罗·艾伦(Paul Allen)在华盛顿西雅图的慈善机构瓦肯(Vulcan)监督的世界珊瑚礁。这些卫星由加利福尼亚州旧金山的一家地球成像公司Planet拥有和运营,科学分析由坦佩亚利桑那州立大学的生态学家Greg Asner领导。

“生态悲痛”使科学家目睹大堡礁的衰退

在美国国家海洋和大气管理局预测海洋热浪后不久,卫星在7月开始观察夏威夷的珊瑚礁。甚至比正常温度高几摄氏度的水,也会通过排出共生藻类而使珊瑚褪色,这些藻类为珊瑚礁提供了营养和氧气,并赋予它们鲜艳的色彩。

最新的漂白事件是自2014年以来在夏威夷举行的第三次漂白事件,科学家们说这可能是迄今为止最具破坏性的事件。檀香山夏威夷水生资源部负责人布莱恩·尼尔森说:“最可怕的是,这可能是向前发展的新准则。”预计在未来几十年中,全球珊瑚白化事件的频率和强度将会增加。

以活泼的色彩

以前,科学家曾使用人造卫星监视珊瑚礁。那些早期的努力大多数集中在绘制珊瑚礁而不是评估其状况。后者要求卫星更频繁地以更高的分辨率收集图像。行星卫星每天提供夏威夷礁石的图像,分辨率为3.7米;以前的珊瑚图绘制工作使用的是每隔几天捕获卫​​星图像的卫星,其分辨率在10至30米之间。

但是,确定如何准确检测珊瑚变白的程度给Asner团队带来了挑战。卫星上的传感器仅记录红色,绿色,蓝色和近红外四个波长。由于只有绿色和蓝色波长可以穿透海水,因此礁石的健康变化会随着色调和亮度的细微变化而出现在图片中。

科学家们正在使用深度学习算法对数据进行排序并寻找模式。到目前为止,他们可以看到大约12米的水下。初步分析表明,当大约5-10%的珊瑚礁变白时,他们的卫星系统可以检测到漂白现象。

马里兰州大学公园市NOAA珊瑚礁监视计划的协调员Mark Eakin说,这些结果还不足以替代在夏威夷等地区监测珊瑚的潜水员的工作。但他说,在偏远地区缺乏科学资源的情况下,“卫星影像将提供我们可能会错过的信息”?

寻找幸存者

阿斯纳团队计划将卫星数据与通过特殊装备的飞机上的仪器收集的高分辨率珊瑚图像进行比较,以检查其卫星数据的准确性。团队飞机携带的传感器可以检测多达400个波长的光-从可见光到红外光,直至水下22米。在某些情况下,科学家甚至可以从飞机数据中识别出珊瑚物种。

但是,当夏威夷的漂白事件开始时,科学家们不得不迅速修改这些计划,因为他们的飞机正在维修中。Asner与NOAA和夏威夷政府合作创建了一个网站,公众可以在此报告发现漂白珊瑚的情况。科学家们访问了数十个由网站访问者标记的站点,检查了珊瑚礁并收集了验证卫星监视系统所需的详细图像。

海洋生态学家飞向天空研究珊瑚礁

阿斯纳说,他的团队将继续通过卫星监测夏威夷的珊瑚礁,直到漂白事件结束为止,而美国国家海洋与大气管理局预计这将在11月发生。

卡内奥哈夏威夷海洋生物研究所的生态学家克劳福德·德鲁里(Crawford Drury)表示,开发可靠的卫星监测珊瑚健康的方法可以帮助鉴定最坚韧的行星。德鲁里说:“我们可以找到自然耐受的珊瑚,并对其进行研究,就可以使他们了解更多有关珊瑚的知识。”

这些地区之所以重要,是因为它们可能成为变暖世界中海洋生物的避风港。同时,了解决定何时何地发生礁石漂白的因素,可以通过减少其他压力源(例如渔业和旅游业)来帮助科学家和政府保护处于危险中的珊瑚。

阿斯纳说:“细菌有可能在这些漂白事件中幸存下来。”“但我们必须真正对其进行监控和管理。” / p>

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