如何监测极地浮游植物?

NASA研制的正交偏振云-气溶胶激光雷达 CALIOP

如何监测极地环境变化

通过对NASA绕地卫星的数据进行研究,科学家们发现极地食物网极小的环境变化都会显著影响浮游植物的繁荣与萧条、峰值和下降周期。而这些数据主要是由运转卫星内建的绿激光器发射激光入海收集获得。

NASA研制的正交偏振云-气溶胶激光雷达 CALIOP
NASA研制的正交偏振云-气溶胶激光雷达 CALIOP

影响浮游植物繁荣与萧条周期的因素?

这些研究结果将为生态系统管理,商业渔业提供数据,并帮助人类了解气候和海洋生态系统。浮游植物的兴衰取决于一系列因素,其中大部分都与气候相关,气候的变化会影响海洋食物链上的鱼类种群数量。科瓦利斯俄勒冈州立大学的海洋浮游植物专家Michael Behrenfeld表示:“了解浮游植物数量繁荣与萧条周期的影响因素,以及它们未来的变化趋势对我们来说非常重要,这样我们才能更好地评估对食物网其他生物的影响。”

浮游植物同时会影响地球的碳循环。作为光合作用的一部分,浮游植物吸收大量溶解在上层海洋中的二氧化碳并产生氧气。这种吸收对地球上的生命至关重要,因为它减少了大气中二氧化碳含量。

浮游植物的生长对海洋哺乳动物的繁殖有何影响? 

Behrenfeld和来自弗吉尼亚州NASA兰利研究中心以及其他几个研究机构的科学家们共同参与了此项研究。其成果发表在最近的《自然地球科学》杂志上。

这项新研究表明,浮游植物增长速度的增加会引起对其依赖的海洋哺乳动物的繁殖过剩。当此现象发生时,会使得浮游植物的种群数量迅速增加。然而,增长速度一旦停止,哺乳动物追赶性地食用海洋植物,使得快速繁殖结束。

传统理论认为只有当浮游植物的增长速度超过某个特定的增长阈值时才会造成繁殖过剩,同时当增长速度再次低于阈值时过剩停止。显然新的理解与传统理论相违背。

如何利用NASA监测浮游植物?

NASA研制的正交偏振云-气溶胶激光雷达(CALIOP) ,内建于2006年发射的云雾激光雷达与红外线引导卫星观测(CALIPSO)卫星,使用激光入射海中进行浮游植物的监测。在2006至2015年期间科学家一直使用该仪器完成极地浮游植物监测。

兰利研究员Chris Hostetler表示:“CALIOP改变了我们对空间海洋遥感的思考方式。现在我们可以对高纬度海洋生态系统进行研究,若在以前是完全无法做到的。”

海洋生态系统的监测通常是利用卫星传感器对从海洋表面反射回太空的光线进行探测。由于有限的光能量和持续的云遮挡,这些仪器在监测极地海洋浮游生物时存在许多问题。而新型系统的雷达通过发射的激光束能够透过云层,日夜进行照射和测量浮游植物。

负载布局与关键仪器的详细特征
负载布局与关键仪器的详细特征

 

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