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海洋覆盖了地球表面的 70% 以上，在提供氧气、食物和就业方面发挥着至关重要的作用。然而，污染、过度捕捞和气候变化正严重威胁着这一宝贵资源。为了有效保护海洋，早期监测显得尤为重要。得益于高分辨率的卫星传感器和先进的地理空间技术，科学家现在能够密切关注海洋，获取关键信息。
尽管浮标网络稀疏，深海和开阔海洋的数据收集仍面临挑战，但海洋传感器的进步使得研究人员能够探索这些偏远地区，增强我们对海洋健康、天气模式预测和生态系统保护的理解。
卫星技术在海洋观测中的应用
高分辨率的卫星图像对于监测海洋健康至关重要，提供了关于海洋酸化、污染和气候变化的关键信息。通过这些图像，我们可以监测二氧化碳浓度、海面温度和盐度等重要元素，帮助研究人员了解塑料废物、藻华和温度上升对海洋生物的影响。
美国地质调查局（USGS）局长 David Applegate 指出：“随着气候危机的加剧，卫星在提供数据和图像以帮助在包括水资源利用、野火影响、珊瑚礁退化、冰川和冰架退缩以及热带森林砍伐等关键问题上做出基于科学的决策方面至关重要。”
通过卫星遥感和高分辨率地球图像，我们可以实时追踪塑料碎片、海冰和洋流，提供传统基于船只的方法无法比拟的详细视角。这些技术的整合，以及水下无人机和人工智能，对于保护海洋生物多样性和指导全球保护倡议至关重要。
卫星数据在海洋监测中的关键用途
美国地质调查局 Landsat 项目科学家兼数据获取负责人 Christopher Crawford 表示：“我们正在消除观察盲区。扩展观察冰和极地海洋变化的能力增加了捕捉重大冰川崩解事件、风驱动的表面融化或变暖以及未来可能更频繁发生的沿海海洋冰架破裂的概率。”
卫星数据为我们提供了宝贵的见解，帮助保护海洋生态系统。以下是卫星数据在海洋监测中的几个关键用途：
- 海面温度（SST）监测 ：卫星追踪全球海面温度，帮助科学家了解气候变化的影响，如海洋变暖。SST 数据对于预测天气模式、飓风和热浪至关重要。
- 海洋颜色监测 ：通过分析高分辨率图像中的海洋颜色，卫星检测浮游植物浓度，监测藻华，并评估水质。这些数据对于追踪海洋生态系统的健康至关重要。
- 海平面和表面高度 ：使用雷达测高技术，卫星测量海平面变化，提供有关海平面上升、海岸侵蚀和冰融化速率的关键数据，这对于气候研究至关重要。
- 海洋环流模式 ：卫星监测洋流，这对于了解全球热量分布至关重要。这些信息支持气候模型、渔业管理和海上导航。
- 污染和碎片追踪 ：遥感技术帮助识别海洋污染物的浓度，包括塑料碎片。高分辨率卫星图像可以精确定位污染区域，有助于清理工作和政策规划。
- 海冰监测 ：卫星追踪海冰的范围和厚度，提供了解极地气候变化及其全球影响的关键数据。
- 盐度和水质 ：卫星监测海洋盐度，评估海洋健康和淡水输入，影响海洋环流和海洋生物条件。
除了上述参数外，还有一个大问题需要我们关注——非法捕捞。让我们深入探讨这个问题，强调其重要性和监测其范围的必要性。
使用卫星数据监测捕捞活动
全球渔业观察（Global Fishing Watch）的一项最新研究表明，全球超过 75% 的工业渔船未公开追踪，突显了海洋治理中的重大差距，并需要使用卫星数据和人工智能进行增强监测。
全球渔业观察的高级机器学习工程师 Fernando Paolo 表示：“我们无法管理我们看不见的东西。在这个数据空白中，很容易对环境造成损害，错误管理海洋资源，或无视法律——并逃脱惩罚。”
卫星已成为监督海洋捕捞活动的主要解决方案，提供支持可持续实践并帮助消除非法捕捞的关键信息。通过先进的地球观测技术，卫星可以监测渔船的位置和移动，使当局能够确保遵守捕鱼法律和保护海洋保护区。
这项技术的一个重要用途是解决非法、未报告和无管制（IUU）捕捞问题。配备雷达和光学传感器的卫星，提供超高分辨率卫星图像，可以实时识别可疑活动，即使在最偏远的海洋区域。
这种能力使执法机构能够精确定位并应对涉及非法捕捞的船只，如在禁止区域作业或超过捕捞限额。这种监测对于防止过度捕捞至关重要，过度捕捞对海洋生态系统和鱼类种群的可持续性构成严重风险。
此外，AI 增强的卫星系统在管理过度捕捞方面发挥着关键作用，提供有关鱼类迁徙和海洋条件（包括温度和洋流）的宝贵见解。这些信息有助于政府和渔业更有效地管理鱼类种群，并确保捕捞实践保持可持续。
卫星提供近乎实时的高分辨率卫星图像，以提高船舶追踪的精度，提供对捕捞活动的清晰全球视角。这些技术为决策者提供了必要的数据，以规范捕捞实践并保护海洋生态系统，确立卫星监测作为海洋保护倡议的重要组成部分。
作者：Peter Kogut，拥有物理学和数学博士学位，是多篇科学出版物的作者。在他的学术研究中，他特别关注卫星图像处理和应用。目前，Peter Kogut 教授还担任科学顾问。
