浮游植物增加了反射率
浮游植物遥感的一种经验方法是将其视为悬浮固体的特殊情况，并利用与生物量增加相关的近红外反射率的增加。在陆地卫星MSS红色(600-700 nm)波段，高浓度的藻类与亮度下降有关叶绿素吸收在这个地区。Strong(1974)在陆地卫星照片中观察到犹他州的藻华湖,美国从红色到红外(700-800纳米或800-1100纳米)波段的对比发生了逆转:红色图像中较暗的区域在红外图像中较暗的背景下显示为光。Bukata等人(1974)发现，在陆地卫星700 ~ 800 nm波段的反射辐射与加拿大安大略湖和附近一些地区的叶绿素浓度的对数有很好的相关性富营养化水体．然而，这种方法的灵敏度相对较低(>10mgchl am-3)，它可能最适用于高产的内陆水域。
悬浮无机颗粒也可以增加700 ~ 800 nm波段的反射率。为了确保悬浮沉积物不会被误认为是浮游植物，有必要将600至700 nm波段反射率的分布(与无机浊度的相关性比与生物量的相关性更好)与700至800 nm波段反射率的分布进行比较
藻类培养物或富营养化湖泊水体的反射率光谱除在670 ~ 680 nm处有一个下降外，还与chl a相对应吸收峰在红色区域，在700到715纳米区域有一个峰。918,1181随着浮游植物浓度的增加，这个近红外峰在670 ~ 680 nm处相对于反射率的高度增加，峰本身从大约698nm移动到712nm。4551181随着生物量的增加，近红外线中的散射和反射率必然增加。在700 ~ 715 nm处的反射率峰值对应于不被增强的chl a波段吸收的窄波段光短波长另一边的吸水率随波长的变化而急剧上升。吸水率保持不变，但随着叶绿素波段的增强，它从反射峰短波长的一侧移走了越来越多的光，从而将其进一步推向红外。
Dekker等人(1991)在1000米上空的飞机上使用多光谱扫描仪(可编程多光谱成像仪)湖泊富营养化在荷兰，发现浮游植物叶绿素与红色(673-687 nm)与近红外(708-715 nm)辐射值之比之间存在良好的线性负相关关系。在一个等效的观测中，Mittenzwey等人(1992)使用放置在水面上方的船上光谱辐射计，发现在柏林周围的高产量(3-350 mg chl a m-3)湖泊和河流中，浮游植物叶绿素浓度与近红外(705 nm)与红(670 nm)反射率之比(R705/R670)之间存在非常明确的正相关(r2 = 0.98)。这为将叶绿素浓度表示为反射比的函数的算法提供了基础。
Chl a (mg m-3) = 89 (R705/R670) + 10 (R705/R670)2 - 34
Gower等人(2005)报告说，利用以709 nm为中心的带(704-714 nm)的MERIS传感器，可以从太空的沿海图像中探测到这个近红外峰值浮游植物爆发，位于温哥华岛(加拿大)附近。他们使用top-of-atmosphere并计算了最大叶绿素指数，它是波段9 (709 nm)的辐亮度，高于由波段8 (681 nm)和波段10 (753 nm)的辐亮度线性插值形成的基线。Gower等人认为，MERIS 709 nm波段为检测强烈的藻华提供了一个重要的工具，因为它们通常是有毒的水产养殖．在后来的一项研究中，高尔等人(2008)报告说，利用这种技术，他们发现世界上任何一天平均大约有一次浮游生物爆发事件。
水体在绿色波段的反射率也随着浮游植物浓度的增加而增加(见下一节)。Lathrop和Lillesand(1986)，使用主题映射器密歇根湖的数据，发现叶绿素浓度的对数和亮度的对数在绿色波段(520-600 nm)之间有良好的线性关系，对于中心湖(寡营养)和绿湾(富营养)。然而，对于湖泊的两个部分来说，这种关系是非常不同的，对于一定水平的浮游植物，中央湖显示出比海湾高得多的绿色辐射，可能是由于后者水体中黄色腐殖质含量更高，导致更多的绿光吸收。显然，基于绿色反射率的通用浮游植物算法是没有前景的，但这种类型的局部适用算法可能会有一些用处。
与浮游植物浓度增加有关的反射率增加的一个特殊情况是球石藻华。尽管这些藻类的叶绿体色素具有很强的反射性，因为覆盖在细胞上的圆盘状碳酸钙球石(图4.10)，而且这些球石也会脱落，大量自由漂浮在水中。它们在海洋中表现为巨大的乳白色斑块。它们每年在北海形成，也可能出现在世界海洋的任何地方。到目前为止，在研究的每一个案例中，负责任的物种都是胡氏艾米利亚菌。Brown和Podesta(1997)在CZCS图像中观察到，该物种在东南部海域开花南美洲海岸在春末和夏季，季节性占据面积达55万平方公里。
漂浮的大型藻类，如马尾藻(Sargassum spp.)或浒苔(Enteromorpha prolifera)(黄海的大量藻华给2008年奥运会的帆船比赛带来了问题)在近红外波段的反射率峰值为^860 nm。Hu(2009)开发了一种算法——浮动藻类指数(FAI)，用于Terra和Aqua卫星上的MODIS仪器，它被定义为859 nm处的反射率与红色波段(645 nm)和短波红外波段(1240或1640 nm)之间的线性基线之间的差值。在世界各地的海洋中，这种方法被发现可以很好地检测漂浮的藻类。
继续阅读:浮游植物荧光
这篇文章有用吗?