海洋監(jiān)測(cè)及海洋遙感

1、海洋監(jiān)測(cè)海洋監(jiān)測(cè)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(yùn)藏著極面積，蘊(yùn)藏著極其豐富的資源。其豐富的資源。 l太空中的藍(lán)寶石太空中的藍(lán)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(guò)程相互作用地質(zhì)過(guò)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(chǔ)庫(kù)儲(chǔ)庫(kù)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(jì)合計(jì)13860501386050100.0100.0海洋資源的開(kāi)發(fā)利用海洋資源的開(kāi)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(chǔ)量占世界油氣總量的海洋石油和天然氣儲(chǔ)量占世界油氣總量的25%25%和和20%20%，無(wú)，無(wú)論從儲(chǔ)量估計(jì)和開(kāi)發(fā)趨勢(shì)看，均具有重要戰(zhàn)略意義。論從儲(chǔ)量估計(jì)和開(kāi)發(fā)趨勢(shì)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(xì)化工。精細(xì)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(wèn)題海洋環(huán)境問(wèn)題 海洋環(huán)境的化學(xué)污染：石油、重金屬、有機(jī)物等海洋環(huán)境的化學(xué)污染：石油、重金屬、有機(jī)物等對(duì)海洋生物的危害對(duì)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(niǎo)就會(huì)面臨滅頂之災(zāi)。油污染，許多海鳥(niǎo)就會(huì)面臨滅頂之災(zāi)。 大量石油涌入海洋，造成海水中嚴(yán)重缺氧，會(huì)使海洋中大量石油涌入海洋，造成海水中嚴(yán)重缺氧，會(huì)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(niǎo)在海水中潛游一段距離后上浮時(shí)，海面上的油污潛水鳥(niǎo)在海水中潛游

4、一段距離后上浮時(shí)，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?cè)隗@恐中死去。這樣不斷上浮下沉，下沉上浮，使它們?cè)隗@恐中死去。對(duì)于飛翔能力較強(qiáng)的海鷗來(lái)說(shuō)，只要偶然接觸到漂浮在對(duì)于飛翔能力較強(qiáng)的海鷗來(lái)說(shuō)，只要偶然接觸到漂浮在海面上的油膜，石油就會(huì)滲入或粘住它們的羽毛，使它海面上的油膜，石油就會(huì)滲入或粘住它們的羽毛，使它們游不動(dòng)也飛不起。們游不動(dòng)也飛不起。 侵入海鳥(niǎo)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(niǎo)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(niǎo)卵的孵化率。常，甚至降低鳥(niǎo)卵的孵化率

5、。海水富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程海水富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程 廢水的排泄廢水的排泄 有機(jī)物的富集和降解有機(jī)物的富集和降解 耗氧耗氧 海洋環(huán)境問(wèn)題海洋環(huán)境問(wèn)題 海洋生態(tài)環(huán)境問(wèn)題：海洋酸化，赤潮頻發(fā)，生物種類(lèi)滅絕等海洋生態(tài)環(huán)境問(wèn)題：海洋酸化，赤潮頻發(fā)，生物種類(lèi)滅絕等對(duì)人體健康的重要危害對(duì)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(lèi)改變了海洋原來(lái)的狀態(tài)，使海洋污染通常是指人類(lèi)改變了海洋原來(lái)的狀態(tài)，使海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。有害物質(zhì)進(jìn)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(jìn)入海洋環(huán)境而造成的污染?？蓳p害生物資源，危害人類(lèi)健康，妨造成的污染?？蓳p害生物資源，危害人類(lèi)健康，妨礙捕魚(yú)和人類(lèi)在

6、海上的其他活動(dòng)，損壞海水質(zhì)量和礙捕魚(yú)和人類(lèi)在海上的其他活動(dòng)，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(guó)海洋法公約聯(lián)合國(guó)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(lèi)直接或間接把物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境人類(lèi)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(lèi)健康生物、危害人類(lèi)健康,妨礙包括捕魚(yú)和海洋的其他正妨礙包括捕魚(yú)和海洋的其他正當(dāng)用途在內(nèi)的各種海洋活動(dòng)、損壞海水使用質(zhì)量和當(dāng)用途在內(nèi)的各種海洋活動(dòng)、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(píng)價(jià)海洋環(huán)境管理和陸源污染治理效果評(píng)價(jià)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(cè)必須依靠海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、人民健康和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、人民健康和國(guó)家安全的重要工作，也是拉動(dòng)我國(guó)海洋科技發(fā)展的關(guān)鍵國(guó)家安全的重要工作，也是拉動(dòng)我國(guó)海洋科技發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。因素

8、之一。 l 浮標(biāo)浮標(biāo)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(jī)、衛(wèi)星等飛機(jī)、衛(wèi)星等海洋探測(cè)技術(shù)包括海洋探測(cè)技術(shù)包括Argo浮標(biāo)浮標(biāo)自沉浮式剖面探測(cè)浮標(biāo) 小型多參數(shù)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)浮標(biāo)研究進(jìn)展小型多參數(shù)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)浮標(biāo)研究進(jìn)展該浮標(biāo)是一種海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該浮標(biāo)是一種海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能錨定于遠(yuǎn)離海岸或湖泊的預(yù)能錨定于遠(yuǎn)離海岸或湖泊的預(yù)定站位上，長(zhǎng)期、連續(xù)、自動(dòng)定站位上，長(zhǎng)期、連續(xù)、自動(dòng)地監(jiān)測(cè)風(fēng)、氣溫、氣壓、水溫、地監(jiān)測(cè)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(cè)與預(yù)報(bào)、素，為海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)、海洋開(kāi)發(fā)、海洋科學(xué)研究和海

9、海洋開(kāi)發(fā)、海洋科學(xué)研究和海洋軍事活動(dòng)提供服務(wù)。洋軍事活動(dòng)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(chǎng)、海流與潮汐、海水物理性質(zhì)與海底礦物資源球磁場(chǎng)、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(zhuān)用科學(xué)考查船始于專(zhuān)用科學(xué)考查船始于18721872年的英國(guó)年的英國(guó)“挑戰(zhàn)者

10、挑戰(zhàn)者”號(hào)。該號(hào)。該船長(zhǎng)船長(zhǎng)226226英尺，排水量英尺，排水量23002300，使用風(fēng)力和蒸汽作為動(dòng)，使用風(fēng)力和蒸汽作為動(dòng)力。從力。從18721872年起，歷經(jīng)年起，歷經(jīng)4 4年時(shí)間環(huán)繞航行，觀測(cè)資料包年時(shí)間環(huán)繞航行，觀測(cè)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(guó)的年，美國(guó)的“信天翁信天翁”號(hào)探測(cè)船探測(cè)了太平洋。號(hào)探測(cè)船探測(cè)了太平洋。1927年德國(guó)的年德國(guó)的“流星流星”號(hào)探測(cè)船首次使用電子探測(cè)儀測(cè)量號(hào)探測(cè)船首次使用電子探測(cè)儀測(cè)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(hào)繪制的不夠準(zhǔn)確的海底地號(hào)繪制的不夠準(zhǔn)確的海底地形圖。形圖。 據(jù)報(bào)道，全世界總共有科學(xué)考察船據(jù)報(bào)道，全世界總共有科學(xué)考察船2000多艘，其中多艘，其中美國(guó)美國(guó)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(dòng)范圍：核潛艇活動(dòng)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(wú)人潛水器無(wú)人潛水器1953年，法國(guó)人奧古斯特年，法國(guó)人奧古斯特皮卡德設(shè)計(jì)建成的皮卡德設(shè)計(jì)建成的“

12、里雅斯特里雅斯特”號(hào)號(hào)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(guó)海軍上尉唐納唐皮卡德以及另一名潛水員美國(guó)海軍上尉唐納唐維爾什共維爾什共同乘坐，闖蕩萬(wàn)米深淵同乘坐，闖蕩萬(wàn)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(jì)錄。世界紀(jì)錄。p1988年，法國(guó)研制的可下潛年，法國(guó)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(jìn)行攝影、錄像，還有兩只的洋底，可進(jìn)行攝影、錄像，還有兩只分別為分別為7個(gè)和個(gè)和5個(gè)自由度的機(jī)械手，用來(lái)采集海底樣

13、品。個(gè)自由度的機(jī)械手，用來(lái)采集海底樣品。p1989年，日本建造了可達(dá)水深年，日本建造了可達(dá)水深6500米的深潛器米的深潛器“深海深海6500” 號(hào)，創(chuàng)造了載人深潛器水下號(hào)，創(chuàng)造了載人深潛器水下6527米作業(yè)的世界紀(jì)錄。米作業(yè)的世界紀(jì)錄。 第一艘有實(shí)用價(jià)值的潛水器是英國(guó)人哈第一艘有實(shí)用價(jià)值的潛水器是英國(guó)人哈雷于雷于17171717年設(shè)計(jì)的年設(shè)計(jì)的我國(guó)首個(gè)我國(guó)首個(gè)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(hào)和平號(hào)”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(duì)海洋進(jìn)行）利用傳感器對(duì)海洋進(jìn)行遠(yuǎn)距離非接觸觀測(cè)，以獲取海洋景觀和海洋要素的圖像或數(shù)遠(yuǎn)距離非接觸觀測(cè)，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(gè)應(yīng)用方面：遙感主要有三個(gè)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(mén)交叉學(xué)科。海洋遙感是一門(mén)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(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)密切術(shù)、光電子技術(shù)、微波技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)密切相關(guān)。相關(guān)。是是2O2O世紀(jì)

15、后期海洋科學(xué)取得重大進(jìn)展的關(guān)鍵學(xué)科之一。形世紀(jì)后期海洋科學(xué)取得重大進(jìn)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(dòng)識(shí)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(dòng)識(shí)別等一套完整的理論與方法。論與方法。 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容 海面風(fēng)場(chǎng)海面風(fēng)場(chǎng) 海表溫度（海表溫度（SSTSST）、海表鹽度、海色）、海表鹽度、海色 海洋動(dòng)力要素：海浪、海面高度、內(nèi)波海洋動(dòng)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(yú)群監(jiān)測(cè)魚(yú)群監(jiān)測(cè)對(duì)于海洋研究的重要性對(duì)于海洋研究的重要性n海洋觀測(cè)難度大，因此更依賴(lài)于衛(wèi)星遙感觀測(cè)海洋觀測(cè)難度大，因此更依賴(lài)于衛(wèi)星遙感觀測(cè)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(cè)等多個(gè)領(lǐng)、赤潮監(jiān)測(cè)等多個(gè)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(duì)于考研以及今后的個(gè)人發(fā)展具發(fā)展前景看好，對(duì)于考研以及今后的個(gè)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(cè)量海面的溫度及其特征測(cè)量海面的溫度及其特征 對(duì)數(shù)據(jù)分析并打印成表對(duì)數(shù)據(jù)分析并打印成表海浪高度海浪高度: : 即主動(dòng)微波遙感即主動(dòng)微波遙感( (雷達(dá)成像系統(tǒng)雷達(dá)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(lái)進(jìn)行分析處理不同的原理來(lái)進(jìn)行分析處理衛(wèi)星上向海面發(fā)出雷達(dá)波：衛(wèi)星上

17、向海面發(fā)出雷達(dá)波：無(wú)浪無(wú)浪平靜海面平靜海面( (光滑面光滑面): ): 雷達(dá)波發(fā)生鏡反射雷達(dá)波發(fā)生鏡反射, ,雷達(dá)接收不到回雷達(dá)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(dá)波向各個(gè)方向散射，發(fā)生漫反雷達(dá)波向各個(gè)方向散射，發(fā)生漫反射，雷達(dá)收到一部分回波。電腦算出海面的射，雷達(dá)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(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)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(cè)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(cè)量中利用航空遙感技術(shù)遙感技術(shù) 1950年美國(guó)使用飛機(jī)與多艘海洋調(diào)查船協(xié)同進(jìn)行了一次系年美國(guó)使用飛機(jī)與多艘海洋調(diào)查船協(xié)同進(jìn)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(cè)、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(cè)、近海海洋調(diào)查、海岸帶制圖與資源勘測(cè)方面。洋調(diào)查、海岸帶制圖與資源勘測(cè)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(cè)衛(wèi)星，觀測(cè)衛(wèi)星，開(kāi)始從

19、航天高度上探測(cè)海洋開(kāi)始從航天高度上探測(cè)海洋 1961年美國(guó)水星年美國(guó)水星(Aqua)計(jì)劃。計(jì)劃。 1973年年Skylab證實(shí)了可見(jiàn)光證實(shí)了可見(jiàn)光(visiblelight)和近紅外和近紅外(nearinfrared)遙感對(duì)地球連續(xù)觀測(cè)的能力。遙感對(duì)地球連續(xù)觀測(cè)的能力。 1975年年GEOS-3衛(wèi)星高度計(jì)衛(wèi)星高度計(jì)(SatelliteAltimeter)。 發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史 1985年以來(lái)發(fā)射的主要衛(wèi)星發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史-主要傳感器類(lèi)型主要傳感器類(lèi)型我國(guó)的海洋遙感我國(guó)的海洋遙感n2002年才發(fā)射了第一個(gè)海洋衛(wèi)星年才發(fā)射了第一個(gè)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(guó)的海洋遙感我國(guó)的海洋遙感 發(fā)展目標(biāo)發(fā)展目標(biāo)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(jiàn)光、紅外探測(cè)水色水溫為主的海洋水色衛(wèi)星以可見(jiàn)光、紅外探測(cè)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(cè)海面風(fēng)場(chǎng)、海面高度和海溫為主的海洋以微波探測(cè)海面風(fēng)場(chǎng)、海面高度和海溫為主的海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星系