海洋监测及海洋遥感

1、海洋监测海洋监测Marine Monitoringrmc2014.07.17海洋覆盖着地球海洋覆盖着地球十分之七以上的十分之七以上的面积，蕴藏着极面积，蕴藏着极其丰富的资源。其丰富的资源。 l太空中的蓝宝石太空中的蓝宝石l液态水的星球液态水的星球l生命的摇篮生命的摇篮物理物理- -化学化学- -生物生物- -地质过程相互作用地质过程相互作用海洋海洋- -大气大气- -陆地相互作用陆地相互作用地球上水的分布地球上水的分布 储库储库体积体积（103 km3）%海水海水134993097.4海冰海冰200.001陆地冰川陆地冰川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合计合计13860501386050100.0100.0海洋资源的开发利用海洋资源的开发利用 海洋石油及其化工：海洋石油及其化工：海洋石油和天然气储量占世界油气总量的海洋石油和天然气储量占世界油气总量的25%25%和和20%20%，无，无论从储量估计和开发趋势看，均具有重要战略意义。论从储量估计和开发趋势看，均具有重要战略意义。 海盐工业和海水综合利用：海盐工业和海水综合利用：食盐、碳酸钠、氯化钾、氯化镁、金属镁、溴及其食盐、碳酸钠、氯化钾、氯化镁、金属镁、溴及其 精细化工。精细化工。 海洋矿物：海洋矿物：多金属结核、结壳、热液硫化物等。富含多金属结核、结壳、热

3、液硫化物等。富含CoCo、NiNi、CuCu、ZnZn、PbPb等贵重金属等贵重金属 海洋环境问题海洋环境问题 海洋环境的化学污染：石油、重金属、有机物等海洋环境的化学污染：石油、重金属、有机物等对海洋生物的危害对海洋生物的危害 海洋是水禽之家，也是涉禽的栖息地。海洋一旦遭到石海洋是水禽之家，也是涉禽的栖息地。海洋一旦遭到石油污染，许多海鸟就会面临灭顶之灾。油污染，许多海鸟就会面临灭顶之灾。 大量石油涌入海洋，造成海水中严重缺氧，会使海洋中大量石油涌入海洋，造成海水中严重缺氧，会使海洋中的生物很快窒息死亡。的生物很快窒息死亡。 潜水鸟在海水中潜游一段距离后上浮时，海面上的油污潜水鸟在海水中潜游

4、一段距离后上浮时，海面上的油污就像油质外套一样就像油质外套一样 披在它们身上，使其再次落入水中，披在它们身上，使其再次落入水中，这样不断上浮下沉，下沉上浮，使它们在惊恐中死去。这样不断上浮下沉，下沉上浮，使它们在惊恐中死去。对于飞翔能力较强的海鸥来说，只要偶然接触到漂浮在对于飞翔能力较强的海鸥来说，只要偶然接触到漂浮在海面上的油膜，石油就会渗入或粘住它们的羽毛，使它海面上的油膜，石油就会渗入或粘住它们的羽毛，使它们游不动也飞不起。们游不动也飞不起。 侵入海鸟体内的石油化合物还能引起肺炎或使其神经失侵入海鸟体内的石油化合物还能引起肺炎或使其神经失常，甚至降低鸟卵的孵化率。常，甚至降低鸟卵的孵化率

5、。海水富营养化过程海水富营养化过程 废水的排泄废水的排泄 有机物的富集和降解有机物的富集和降解 耗氧耗氧 海洋环境问题海洋环境问题 海洋生态环境问题：海洋酸化，赤潮频发，生物种类灭绝等海洋生态环境问题：海洋酸化，赤潮频发，生物种类灭绝等对人体健康的重要危害对人体健康的重要危害-食物链的富集食物链的富集海洋污染海洋污染p 海洋污染通常是指人类改变了海洋原来的状态，使海洋污染通常是指人类改变了海洋原来的状态，使海洋生态系统遭到破坏。有害物质进入海洋环境而海洋生态系统遭到破坏。有害物质进入海洋环境而造成的污染。可损害生物资源，危害人类健康，妨造成的污染。可损害生物资源，危害人类健康，妨碍捕鱼和人类在

6、海上的其他活动，损坏海水质量和碍捕鱼和人类在海上的其他活动，损坏海水质量和环境质量等。环境质量等。p 联合国海洋法公约联合国海洋法公约（1982）GESAMP的定义的定义,将海洋污染定义为将海洋污染定义为:人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境,其中包其中包括河口湾括河口湾,以至造成或可能造成损害生物资源和海洋以至造成或可能造成损害生物资源和海洋生物、危害人类健康生物、危害人类健康,妨碍包括捕鱼和海洋的其他正妨碍包括捕鱼和海洋的其他正当用途在内的各种海洋活动、损坏海水使用质量和当用途在内的各种海洋活动、损坏海水使用质量和减损环境优美等有害影响。减损环境优美

7、等有害影响。Pollutants Entering the OceanFarm runoff 20%Air pollutants 20%Marine transportation10%Offshore oil10%Industrial wastewater5%Litter 5%评价海洋环境管理和陆源污染治理效果评价海洋环境管理和陆源污染治理效果必须依靠海洋环境监测必须依靠海洋环境监测海洋环境监测是关系到经济建设、社会发展、人民健康和海洋环境监测是关系到经济建设、社会发展、人民健康和国家安全的重要工作，也是拉动我国海洋科技发展的关键国家安全的重要工作，也是拉动我国海洋科技发展的关键因素之一。因素

8、之一。 l 浮标浮标l 科学考察船科学考察船 l 潜水器潜水器l 海洋遥感海洋遥感- -飞机、卫星等飞机、卫星等海洋探测技术包括海洋探测技术包括Argo浮标浮标自沉浮式剖面探测浮标 小型多参数海洋环境监测浮标研究进展小型多参数海洋环境监测浮标研究进展该浮标是一种海洋环境监测系统，该浮标是一种海洋环境监测系统，能锚定于远离海岸或湖泊的预能锚定于远离海岸或湖泊的预定站位上，长期、连续、自动定站位上，长期、连续、自动地监测风、气温、气压、水温、地监测风、气温、气压、水温、波浪、海流等海洋水文气象要波浪、海流等海洋水文气象要素，为海洋环境监测与预报、素，为海洋环境监测与预报、海洋开发、海洋科学研究和海

9、海洋开发、海洋科学研究和海洋军事活动提供服务。洋军事活动提供服务。 科学考察船科学考察船海洋科学考察船的任务：调查海洋、研究海洋海洋科学考察船的任务：调查海洋、研究海洋它调查的主要内容有海面与高空气象、海洋水深与地貌、地它调查的主要内容有海面与高空气象、海洋水深与地貌、地球磁场、海流与潮汐、海水物理性质与海底矿物资源球磁场、海流与潮汐、海水物理性质与海底矿物资源( (石油、石油、天然气、矿藏等天然气、矿藏等) )、海水的化学成分、生物资源、海水的化学成分、生物资源( (水产品等水产品等) )、海底地震等。海底地震等。 专用科学考查船始于专用科学考查船始于18721872年的英国年的英国“挑战者

10、挑战者”号。该号。该船长船长226226英尺，排水量英尺，排水量23002300，使用风力和蒸汽作为动，使用风力和蒸汽作为动力。从力。从18721872年起，历经年起，历经4 4年时间环绕航行，观测资料包年时间环绕航行，观测资料包括洋流、水温、天气、海水成分，发现了括洋流、水温、天气、海水成分，发现了47004700多种海多种海洋生物，并首次从太平洋上捞取了锰结核。洋生物，并首次从太平洋上捞取了锰结核。18881920年，美国的年，美国的“信天翁信天翁”号探测船探测了太平洋。号探测船探测了太平洋。1927年德国的年德国的“流星流星”号探测船首次使用电子探测仪测量号探测船首次使用电子探测仪测量海

11、洋深度，校正了海洋深度，校正了“挑战者挑战者”号绘制的不够准确的海底地号绘制的不够准确的海底地形图。形图。 据报道，全世界总共有科学考察船据报道，全世界总共有科学考察船2000多艘，其中多艘，其中美国美国500多艘，原苏联多艘，原苏联400多艘，日本多艘，日本380多艘。多艘。潜水器潜水器核潜艇活动范围：核潜艇活动范围：300400米的海洋深处米的海洋深处现状：占地表现状：占地表77%以上面积的海洋深处以上面积的海洋深处3000米米潜水器征服了深海潜水器征服了深海 潜水器潜水器载人潜水器载人潜水器无人潜水器无人潜水器1953年，法国人奥古斯特年，法国人奥古斯特皮卡德设计建成的皮卡德设计建成的“

12、里雅斯特里雅斯特”号号自航式浮水器，自航式浮水器，1960年年1月月23日由奥古斯特日由奥古斯特皮卡德的儿子雅皮卡德的儿子雅克克皮卡德以及另一名潜水员美国海军上尉唐纳唐皮卡德以及另一名潜水员美国海军上尉唐纳唐维尔什共维尔什共同乘坐，闯荡万米深渊同乘坐，闯荡万米深渊马里亚纳海沟。创下了马里亚纳海沟。创下了10916米的米的世界纪录。世界纪录。p1988年，法国研制的可下潜年，法国研制的可下潜6000米的深潜器，可载米的深潜器，可载3人，人，能直接考察世界能直接考察世界97%的洋底，可进行摄影、录像，还有两只的洋底，可进行摄影、录像，还有两只分别为分别为7个和个和5个自由度的机械手，用来采集海底样

13、品。个自由度的机械手，用来采集海底样品。p1989年，日本建造了可达水深年，日本建造了可达水深6500米的深潜器米的深潜器“深海深海6500” 号，创造了载人深潜器水下号，创造了载人深潜器水下6527米作业的世界纪录。米作业的世界纪录。 第一艘有实用价值的潜水器是英国人哈第一艘有实用价值的潜水器是英国人哈雷于雷于17171717年设计的年设计的我国首个我国首个7000米超深度米超深度载人潜水器下水载人潜水器下水 俄俄“和平号和平号”深海潜水深海潜水器器2007.08.02从洋底返航从洋底返航什么是海洋遥感？什么是海洋遥感？ 海洋遥感（海洋遥感（ocean remote sensingocean

14、 remote sensing）利用传感器对海洋进行）利用传感器对海洋进行远距离非接触观测，以获取海洋景观和海洋要素的图像或数远距离非接触观测，以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。据资料。 遥感主要有三个应用方面：遥感主要有三个应用方面： 陆地遥感陆地遥感 海洋遥感（难度最大）海洋遥感（难度最大） 气象遥感气象遥感 海洋遥感是一门交叉学科。海洋遥感是一门交叉学科。涉及海洋学、物理学和信息科学等多种学科，并与空间技涉及海洋学、物理学和信息科学等多种学科，并与空间技术、光电子技术、微波技术、计算机技术、通讯技术密切术、光电子技术、微波技术、计算机技术、通讯技术密切相关。相关。是是2O2O世纪

15、后期海洋科学取得重大进展的关键学科之一。形世纪后期海洋科学取得重大进展的关键学科之一。形成了从海洋渡谱分析到海洋现象自动识别等一套完整的理成了从海洋渡谱分析到海洋现象自动识别等一套完整的理论与方法。论与方法。 研究内容研究内容 海面风场海面风场 海表温度（海表温度（SSTSST）、海表盐度、海色）、海表盐度、海色 海洋动力要素：海浪、海面高度、内波海洋动力要素：海浪、海面高度、内波 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 鱼群监测鱼群监测对于海洋研究的重要性对于海洋研究的重要性n海洋观测难度大，因此更依赖于卫星遥感观测海洋观测难度大，因此更依赖于卫星遥感观测n

16、在全球气候变化、在全球气候变化、大洋环流大洋环流、赤潮监测等多个领、赤潮监测等多个领域具有重要作用域具有重要作用n发展前景看好，对于考研以及今后的个人发展具发展前景看好，对于考研以及今后的个人发展具有重要意义。有重要意义。海洋卫星海洋卫星-主要技术主要技术: : 传感技术传感技术海面温度分布图海面温度分布图: : 测量海面的温度及其特征测量海面的温度及其特征 对数据分析并打印成表对数据分析并打印成表海浪高度海浪高度: : 即主动微波遥感即主动微波遥感( (雷达成像系统雷达成像系统) )利用海面利用海面“粗糙度粗糙度”不同的原理来进行分析处理不同的原理来进行分析处理卫星上向海面发出雷达波：卫星上

17、向海面发出雷达波：无浪平静海面无浪平静海面( (光滑面光滑面): ): 雷达波发生镜反射雷达波发生镜反射, ,雷达接收不到回雷达接收不到回波。波。海面有波浪海面有波浪(“(“粗糙粗糙”面面): ): 雷达波向各个方向散射，发生漫反雷达波向各个方向散射，发生漫反射，雷达收到一部分回波。电脑算出海面的射，雷达收到一部分回波。电脑算出海面的“粗糙粗糙”度，从而得度，从而得知海浪的高度。知海浪的高度。海洋卫星海洋卫星- -航空遥感航空遥感发展简史发展简史 海洋遥感始于第二次世界大战期间海洋遥感始于第二次世界大战期间 发展最早的是在河口海岸制图和近海水深测量中利用航空发展最早的是在河口海岸制图和近海水深

18、测量中利用航空遥感技术遥感技术 1950年美国使用飞机与多艘海洋调查船协同进行了一次系年美国使用飞机与多艘海洋调查船协同进行了一次系统的大规模湾流考察，这是第一次在物理海洋学研究中利统的大规模湾流考察，这是第一次在物理海洋学研究中利用航空遥感技术用航空遥感技术 此后，航空遥感技术更多地应用于海洋环境监测、近海海此后，航空遥感技术更多地应用于海洋环境监测、近海海洋调查、海岸带制图与资源勘测方面。洋调查、海岸带制图与资源勘测方面。 1957年苏联发射第一颗人造卫星年苏联发射第一颗人造卫星 1960年年NASA发射了第一颗电视与红外发射了第一颗电视与红外(infrared)观测卫星，观测卫星，开始从

19、航天高度上探测海洋开始从航天高度上探测海洋 1961年美国水星年美国水星(Aqua)计划。计划。 1973年年Skylab证实了可见光证实了可见光(visiblelight)和近红外和近红外(nearinfrared)遥感对地球连续观测的能力。遥感对地球连续观测的能力。 1975年年GEOS-3卫星高度计卫星高度计(SatelliteAltimeter)。 发展简史发展简史 1985年以来发射的主要卫星发展简史发展简史-主要传感器类型主要传感器类型我国的海洋遥感我国的海洋遥感n2002年才发射了第一个海洋卫星年才发射了第一个海洋卫星 HY-1A。n2007年年4月月11日发射了日发射了HY-1B。我国的海洋遥感我国的海洋遥感 发展目标发展目标建立起一整套海洋卫星应用体系，包括：建立起一整套海洋卫星应用体系，包括：以可见光、红外探测水色水温为主的海洋水色卫星以可见光、红外探测水色水温为主的海洋水色卫星系列系列(HY-1)以微波探测海面风场、海面高度和海温为主的海洋以微波探测海面风场、海面高度和海温为主的海洋动力环境卫星系