海洋監(jiān)測及海洋遙感

1、海洋監(jiān)測海洋監(jiān)測Marine Monitoringrmc2014.07.17海洋覆蓋著地球海洋覆蓋著地球十分之七以上的十分之七以上的面積，蘊藏著極面積，蘊藏著極其豐富的資源。其豐富的資源。 l太空中的藍寶石太空中的藍寶石l液態(tài)水的星球液態(tài)水的星球l生命的搖籃生命的搖籃物理物理- -化學(xué)化學(xué)- -生物生物- -地質(zhì)過程相互作用地質(zhì)過程相互作用海洋海洋- -大氣大氣- -陸地相互作用陸地相互作用地球上水的分布地球上水的分布 儲庫儲庫體積體積（103 km3）%海水海水134993097.4海冰海冰200.001陸地冰川陸地冰川278002.0湖泊和河流湖泊和河流2250.02地下水地下水80620

2、.59水蒸汽水蒸汽130.001合計合計13860501386050100.0100.0海洋資源的開發(fā)利用海洋資源的開發(fā)利用 海洋石油及其化工：海洋石油及其化工：海洋石油和天然氣儲量占世界油氣總量的海洋石油和天然氣儲量占世界油氣總量的25%25%和和20%20%，無，無論從儲量估計和開發(fā)趨勢看，均具有重要戰(zhàn)略意義。論從儲量估計和開發(fā)趨勢看，均具有重要戰(zhàn)略意義。 海鹽工業(yè)和海水綜合利用：海鹽工業(yè)和海水綜合利用：食鹽、碳酸鈉、氯化鉀、氯化鎂、金屬鎂、溴及其食鹽、碳酸鈉、氯化鉀、氯化鎂、金屬鎂、溴及其 精細化工。精細化工。 海洋礦物：海洋礦物：多金屬結(jié)核、結(jié)殼、熱液硫化物等。富含多金屬結(jié)核、結(jié)殼、熱

3、液硫化物等。富含CoCo、NiNi、CuCu、ZnZn、PbPb等貴重金屬等貴重金屬 海洋環(huán)境問題海洋環(huán)境問題 海洋環(huán)境的化學(xué)污染：石油、重金屬、有機物等海洋環(huán)境的化學(xué)污染：石油、重金屬、有機物等對海洋生物的危害對海洋生物的危害 海洋是水禽之家，也是涉禽的棲息地。海洋一旦遭到石海洋是水禽之家，也是涉禽的棲息地。海洋一旦遭到石油污染，許多海鳥就會面臨滅頂之災(zāi)。油污染，許多海鳥就會面臨滅頂之災(zāi)。 大量石油涌入海洋，造成海水中嚴重缺氧，會使海洋中大量石油涌入海洋，造成海水中嚴重缺氧，會使海洋中的生物很快窒息死亡。的生物很快窒息死亡。 潛水鳥在海水中潛游一段距離后上浮時，海面上的油污潛水鳥在海水中潛游

4、一段距離后上浮時，海面上的油污就像油質(zhì)外套一樣就像油質(zhì)外套一樣 披在它們身上，使其再次落入水中，披在它們身上，使其再次落入水中，這樣不斷上浮下沉，下沉上浮，使它們在驚恐中死去。這樣不斷上浮下沉，下沉上浮，使它們在驚恐中死去。對于飛翔能力較強的海鷗來說，只要偶然接觸到漂浮在對于飛翔能力較強的海鷗來說，只要偶然接觸到漂浮在海面上的油膜，石油就會滲入或粘住它們的羽毛，使它海面上的油膜，石油就會滲入或粘住它們的羽毛，使它們游不動也飛不起。們游不動也飛不起。 侵入海鳥體內(nèi)的石油化合物還能引起肺炎或使其神經(jīng)失侵入海鳥體內(nèi)的石油化合物還能引起肺炎或使其神經(jīng)失常，甚至降低鳥卵的孵化率。常，甚至降低鳥卵的孵化率

5、。海水富營養(yǎng)化過程海水富營養(yǎng)化過程 廢水的排泄廢水的排泄 有機物的富集和降解有機物的富集和降解 耗氧耗氧 海洋環(huán)境問題海洋環(huán)境問題 海洋生態(tài)環(huán)境問題：海洋酸化，赤潮頻發(fā)，生物種類滅絕等海洋生態(tài)環(huán)境問題：海洋酸化，赤潮頻發(fā)，生物種類滅絕等對人體健康的重要危害對人體健康的重要危害-食物鏈的富集食物鏈的富集海洋污染海洋污染p 海洋污染通常是指人類改變了海洋原來的狀態(tài)，使海洋污染通常是指人類改變了海洋原來的狀態(tài)，使海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。有害物質(zhì)進入海洋環(huán)境而海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。有害物質(zhì)進入海洋環(huán)境而造成的污染。可損害生物資源，危害人類健康，妨造成的污染?？蓳p害生物資源，危害人類健康，妨礙捕魚和人類在

6、海上的其他活動，損壞海水質(zhì)量和礙捕魚和人類在海上的其他活動，損壞海水質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量等。環(huán)境質(zhì)量等。p 聯(lián)合國海洋法公約聯(lián)合國海洋法公約（1982）GESAMP的定義的定義,將海洋污染定義為將海洋污染定義為:人類直接或間接把物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境人類直接或間接把物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境,其中包其中包括河口灣括河口灣,以至造成或可能造成損害生物資源和海洋以至造成或可能造成損害生物資源和海洋生物、危害人類健康生物、危害人類健康,妨礙包括捕魚和海洋的其他正妨礙包括捕魚和海洋的其他正當(dāng)用途在內(nèi)的各種海洋活動、損壞海水使用質(zhì)量和當(dāng)用途在內(nèi)的各種海洋活動、損壞海水使用質(zhì)量和減損環(huán)境優(yōu)美等有害影響。減損環(huán)境優(yōu)美

7、等有害影響。Pollutants Entering the OceanFarm runoff 20%Air pollutants 20%Marine transportation10%Offshore oil10%Industrial wastewater5%Litter 5%評價海洋環(huán)境管理和陸源污染治理效果評價海洋環(huán)境管理和陸源污染治理效果必須依靠海洋環(huán)境監(jiān)測必須依靠海洋環(huán)境監(jiān)測海洋環(huán)境監(jiān)測是關(guān)系到經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、人民健康和海洋環(huán)境監(jiān)測是關(guān)系到經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、人民健康和國家安全的重要工作，也是拉動我國海洋科技發(fā)展的關(guān)鍵國家安全的重要工作，也是拉動我國海洋科技發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。因素

8、之一。 l 浮標浮標l 科學(xué)考察船科學(xué)考察船 l 潛水器潛水器l 海洋遙感海洋遙感- -飛機、衛(wèi)星等飛機、衛(wèi)星等海洋探測技術(shù)包括海洋探測技術(shù)包括Argo浮標浮標自沉浮式剖面探測浮標 小型多參數(shù)海洋環(huán)境監(jiān)測浮標研究進展小型多參數(shù)海洋環(huán)境監(jiān)測浮標研究進展該浮標是一種海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該浮標是一種海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能錨定于遠離海岸或湖泊的預(yù)能錨定于遠離海岸或湖泊的預(yù)定站位上，長期、連續(xù)、自動定站位上，長期、連續(xù)、自動地監(jiān)測風(fēng)、氣溫、氣壓、水溫、地監(jiān)測風(fēng)、氣溫、氣壓、水溫、波浪、海流等海洋水文氣象要波浪、海流等海洋水文氣象要素，為海洋環(huán)境監(jiān)測與預(yù)報、素，為海洋環(huán)境監(jiān)測與預(yù)報、海洋開發(fā)、海洋科學(xué)研究和海

9、海洋開發(fā)、海洋科學(xué)研究和海洋軍事活動提供服務(wù)。洋軍事活動提供服務(wù)。 科學(xué)考察船科學(xué)考察船海洋科學(xué)考察船的任務(wù)：調(diào)查海洋、研究海洋海洋科學(xué)考察船的任務(wù)：調(diào)查海洋、研究海洋它調(diào)查的主要內(nèi)容有海面與高空氣象、海洋水深與地貌、地它調(diào)查的主要內(nèi)容有海面與高空氣象、海洋水深與地貌、地球磁場、海流與潮汐、海水物理性質(zhì)與海底礦物資源球磁場、海流與潮汐、海水物理性質(zhì)與海底礦物資源( (石油、石油、天然氣、礦藏等天然氣、礦藏等) )、海水的化學(xué)成分、生物資源、海水的化學(xué)成分、生物資源( (水產(chǎn)品等水產(chǎn)品等) )、海底地震等。海底地震等。 專用科學(xué)考查船始于專用科學(xué)考查船始于18721872年的英國年的英國“挑戰(zhàn)者

10、挑戰(zhàn)者”號。該號。該船長船長226226英尺，排水量英尺，排水量23002300，使用風(fēng)力和蒸汽作為動，使用風(fēng)力和蒸汽作為動力。從力。從18721872年起，歷經(jīng)年起，歷經(jīng)4 4年時間環(huán)繞航行，觀測資料包年時間環(huán)繞航行，觀測資料包括洋流、水溫、天氣、海水成分，發(fā)現(xiàn)了括洋流、水溫、天氣、海水成分，發(fā)現(xiàn)了47004700多種海多種海洋生物，并首次從太平洋上撈取了錳結(jié)核。洋生物，并首次從太平洋上撈取了錳結(jié)核。18881920年，美國的年，美國的“信天翁信天翁”號探測船探測了太平洋。號探測船探測了太平洋。1927年德國的年德國的“流星流星”號探測船首次使用電子探測儀測量號探測船首次使用電子探測儀測量海

11、洋深度，校正了海洋深度，校正了“挑戰(zhàn)者挑戰(zhàn)者”號繪制的不夠準確的海底地號繪制的不夠準確的海底地形圖。形圖。 據(jù)報道，全世界總共有科學(xué)考察船據(jù)報道，全世界總共有科學(xué)考察船2000多艘，其中多艘，其中美國美國500多艘，原蘇聯(lián)多艘，原蘇聯(lián)400多艘，日本多艘，日本380多艘。多艘。潛水器潛水器核潛艇活動范圍：核潛艇活動范圍：300400米的海洋深處米的海洋深處現(xiàn)狀：占地表現(xiàn)狀：占地表77%以上面積的海洋深處以上面積的海洋深處3000米米潛水器征服了深海潛水器征服了深海 潛水器潛水器載人潛水器載人潛水器無人潛水器無人潛水器1953年，法國人奧古斯特年，法國人奧古斯特皮卡德設(shè)計建成的皮卡德設(shè)計建成的“

12、里雅斯特里雅斯特”號號自航式浮水器，自航式浮水器，1960年年1月月23日由奧古斯特日由奧古斯特皮卡德的兒子雅皮卡德的兒子雅克克皮卡德以及另一名潛水員美國海軍上尉唐納唐皮卡德以及另一名潛水員美國海軍上尉唐納唐維爾什共維爾什共同乘坐，闖蕩萬米深淵同乘坐，闖蕩萬米深淵馬里亞納海溝。創(chuàng)下了馬里亞納海溝。創(chuàng)下了10916米的米的世界紀錄。世界紀錄。p1988年，法國研制的可下潛年，法國研制的可下潛6000米的深潛器，可載米的深潛器，可載3人，人，能直接考察世界能直接考察世界97%的洋底，可進行攝影、錄像，還有兩只的洋底，可進行攝影、錄像，還有兩只分別為分別為7個和個和5個自由度的機械手，用來采集海底樣

13、品。個自由度的機械手，用來采集海底樣品。p1989年，日本建造了可達水深年，日本建造了可達水深6500米的深潛器米的深潛器“深海深海6500” 號，創(chuàng)造了載人深潛器水下號，創(chuàng)造了載人深潛器水下6527米作業(yè)的世界紀錄。米作業(yè)的世界紀錄。 第一艘有實用價值的潛水器是英國人哈第一艘有實用價值的潛水器是英國人哈雷于雷于17171717年設(shè)計的年設(shè)計的我國首個我國首個7000米超深度米超深度載人潛水器下水載人潛水器下水 俄俄“和平號和平號”深海潛水深海潛水器器2007.08.02從洋底返航從洋底返航什么是海洋遙感？什么是海洋遙感？ 海洋遙感（海洋遙感（ocean remote sensingocean

14、 remote sensing）利用傳感器對海洋進行）利用傳感器對海洋進行遠距離非接觸觀測，以獲取海洋景觀和海洋要素的圖像或數(shù)遠距離非接觸觀測，以獲取海洋景觀和海洋要素的圖像或數(shù)據(jù)資料。據(jù)資料。 遙感主要有三個應(yīng)用方面：遙感主要有三個應(yīng)用方面： 陸地遙感陸地遙感 海洋遙感（難度最大）海洋遙感（難度最大） 氣象遙感氣象遙感 海洋遙感是一門交叉學(xué)科。海洋遙感是一門交叉學(xué)科。涉及海洋學(xué)、物理學(xué)和信息科學(xué)等多種學(xué)科，并與空間技涉及海洋學(xué)、物理學(xué)和信息科學(xué)等多種學(xué)科，并與空間技術(shù)、光電子技術(shù)、微波技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)密切術(shù)、光電子技術(shù)、微波技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)密切相關(guān)。相關(guān)。是是2O2O世紀

15、后期海洋科學(xué)取得重大進展的關(guān)鍵學(xué)科之一。形世紀后期海洋科學(xué)取得重大進展的關(guān)鍵學(xué)科之一。形成了從海洋渡譜分析到海洋現(xiàn)象自動識別等一套完整的理成了從海洋渡譜分析到海洋現(xiàn)象自動識別等一套完整的理論與方法。論與方法。 研究內(nèi)容研究內(nèi)容 海面風(fēng)場海面風(fēng)場 海表溫度（海表溫度（SSTSST）、海表鹽度、海色）、海表鹽度、海色 海洋動力要素：海浪、海面高度、內(nèi)波海洋動力要素：海浪、海面高度、內(nèi)波 海冰、海底地形、油膜及其它海洋污染物海冰、海底地形、油膜及其它海洋污染物 魚群監(jiān)測魚群監(jiān)測對于海洋研究的重要性對于海洋研究的重要性n海洋觀測難度大，因此更依賴于衛(wèi)星遙感觀測海洋觀測難度大，因此更依賴于衛(wèi)星遙感觀測n

16、在全球氣候變化、在全球氣候變化、大洋環(huán)流大洋環(huán)流、赤潮監(jiān)測等多個領(lǐng)、赤潮監(jiān)測等多個領(lǐng)域具有重要作用域具有重要作用n發(fā)展前景看好，對于考研以及今后的個人發(fā)展具發(fā)展前景看好，對于考研以及今后的個人發(fā)展具有重要意義。有重要意義。海洋衛(wèi)星海洋衛(wèi)星-主要技術(shù)主要技術(shù): : 傳感技術(shù)傳感技術(shù)海面溫度分布圖海面溫度分布圖: : 測量海面的溫度及其特征測量海面的溫度及其特征 對數(shù)據(jù)分析并打印成表對數(shù)據(jù)分析并打印成表海浪高度海浪高度: : 即主動微波遙感即主動微波遙感( (雷達成像系統(tǒng)雷達成像系統(tǒng)) )利用海面利用海面“粗糙度粗糙度”不同的原理來進行分析處理不同的原理來進行分析處理衛(wèi)星上向海面發(fā)出雷達波：衛(wèi)星上

17、向海面發(fā)出雷達波：無浪平靜海面無浪平靜海面( (光滑面光滑面): ): 雷達波發(fā)生鏡反射雷達波發(fā)生鏡反射, ,雷達接收不到回雷達接收不到回波。波。海面有波浪海面有波浪(“(“粗糙粗糙”面面): ): 雷達波向各個方向散射，發(fā)生漫反雷達波向各個方向散射，發(fā)生漫反射，雷達收到一部分回波。電腦算出海面的射，雷達收到一部分回波。電腦算出海面的“粗糙粗糙”度，從而得度，從而得知海浪的高度。知海浪的高度。海洋衛(wèi)星海洋衛(wèi)星- -航空遙感航空遙感發(fā)展簡史發(fā)展簡史 海洋遙感始于第二次世界大戰(zhàn)期間海洋遙感始于第二次世界大戰(zhàn)期間 發(fā)展最早的是在河口海岸制圖和近海水深測量中利用航空發(fā)展最早的是在河口海岸制圖和近海水深

18、測量中利用航空遙感技術(shù)遙感技術(shù) 1950年美國使用飛機與多艘海洋調(diào)查船協(xié)同進行了一次系年美國使用飛機與多艘海洋調(diào)查船協(xié)同進行了一次系統(tǒng)的大規(guī)模灣流考察，這是第一次在物理海洋學(xué)研究中利統(tǒng)的大規(guī)模灣流考察，這是第一次在物理海洋學(xué)研究中利用航空遙感技術(shù)用航空遙感技術(shù) 此后，航空遙感技術(shù)更多地應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測、近海海此后，航空遙感技術(shù)更多地應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測、近海海洋調(diào)查、海岸帶制圖與資源勘測方面。洋調(diào)查、海岸帶制圖與資源勘測方面。 1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星 1960年年NASA發(fā)射了第一顆電視與紅外發(fā)射了第一顆電視與紅外(infrared)觀測衛(wèi)星，觀測衛(wèi)星，開始從

19、航天高度上探測海洋開始從航天高度上探測海洋 1961年美國水星年美國水星(Aqua)計劃。計劃。 1973年年Skylab證實了可見光證實了可見光(visiblelight)和近紅外和近紅外(nearinfrared)遙感對地球連續(xù)觀測的能力。遙感對地球連續(xù)觀測的能力。 1975年年GEOS-3衛(wèi)星高度計衛(wèi)星高度計(SatelliteAltimeter)。 發(fā)展簡史發(fā)展簡史 1985年以來發(fā)射的主要衛(wèi)星發(fā)展簡史發(fā)展簡史-主要傳感器類型主要傳感器類型我國的海洋遙感我國的海洋遙感n2002年才發(fā)射了第一個海洋衛(wèi)星年才發(fā)射了第一個海洋衛(wèi)星 HY-1A。n2007年年4月月11日發(fā)射了日發(fā)射了HY-1B。我國的海洋遙感我國的海洋遙感 發(fā)展目標發(fā)展目標建立起一整套海洋衛(wèi)星應(yīng)用體系，包括：建立起一整套海洋衛(wèi)星應(yīng)用體系，包括：以可見光、紅外探測水色水溫為主的海洋水色衛(wèi)星以可見光、紅外探測水色水溫為主的海洋水色衛(wèi)星系列系列(HY-1)以微波探測海面風(fēng)場、海面高度和海溫為主的海洋以微波探測海面風(fēng)場、海面高度和海溫為主的海洋動力環(huán)境衛(wèi)星系