Nature Reviews Earth & Environment: Мониторинг качества прибрежных вод по спутниковым данным
Мониторинг качества прибрежных вод необходим для отслеживания и смягчения последствий выбросов сточных вод, разливов нефти, повышения температуры поверхности моря и вредоносного цветения водорослей. Одним из способов измерения параметров качества воды является прямой отбор проб воды в полевых условиях. Тем не менее, такой отбор часто занимает много времени, средств и труда, а в странах с низким и средним уровнем дохода собирается мало данных.
Дистанционное зондирование с помощью мульти- и гиперспектральных спутников служит для расширения наборов полевых данных, предоставляя данные с более высоким временным и пространственным разрешением. Спутники обычно вращаются вокруг Земли, некоторые из них ежедневно проходят над определённой областью, и используют датчики для сбора электромагнитного излучения, отражённого от суши и океанов. Видимое и ближнее инфракрасное излучение являются наиболее актуальными для мониторинга качества прибрежных вод. Изображения обрабатываются для маскировки облаков и солнечных бликов, сводя к минимуму или устраняя атмосферные эффекты, влияющие на отражательную способность воды. Затем применяются компьютерные алгоритмы для оценки параметров качества воды на основе скорректированных данных отражательной способности. Эти алгоритмы могут быть простыми для реализации эмпирических или полуэмпирических формул, откалиброванных для конкретных регионов, что часто предпочтительнее для индивидуальных особенностей побережья или сложных мутных вод. Подходы машинного обучения и глубокого обучения выгодны, поскольку они могут количественно объединять спутниковые данные, выходные данные моделей и метеорологические переменные в выходные данные.
Дистанционное зондирование с помощью спутников быстро становится мощным инструментом для мониторинга таких параметров, как температура поверхности моря, мутность и уровни хлорофилла-а, что позволяет отслеживать потепление океана и вредоносное цветение водорослей в больших регионах. Для стран с ограниченными ресурсами, таких как страны Латинской Америки, эти данные дистанционного зондирования могут быть единственным существенным набором данных. С 2020 года наборы спутниковых данных успешно используются для регистрации улучшений качества воды в прибрежных районах во время карантина из-за COVID-19, в том числе вокруг Белиза в Центральной Америке. Текущие результаты с использованием данных дистанционного зондирования используются для планирования будущих спутниковых миссий, таких как миссия PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem), её запуск запланирован на начало 2024 года. Эта миссия позволит различать волны разных типов с высокой точностью.
