有害藻类会危及公众健康以及沿海生态系统和经济。卫星成像技术的进步为我们提供了观察海洋生物的新方法。2020 年，佛罗里达州西海岸发生了一系列大规模藻类孳生（水华），到藻类孳生结束时，坦帕湾附近约有 2000 吨海洋生物死亡。

人类付出的代价也是惨重的，包括萨拉索塔县和皮内拉斯县的哮喘病例增加了两位数，从旅游业到渔业等经济部门估计损失约 10 亿美元。

(资料图片)

几十年来，地球轨道卫星一直被用来从太空中探测水华，这样就能比直接在水中取样更频繁地观测到更广阔的区域。最常见的观测技术是依靠可见光谱来测量海洋颜色。然而，这种方法大多局限于晴空条件。

南加州美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的科学家们最近在《地球物理研究快报》上发表的一项研究表明，一种名为TROPOMI（TROPOspheric Monitoring Instrument）的天基仪器如何能够透过薄薄的云层，发现有关造成2020年水华的微小藻类Karenia brevis（或K. brevis）的有力线索。

TROPOMI增强了"观察"和测量细波长光的能力，有可能帮助联邦机构和当地社区更好地预测和管理有害藻类的爆发。(TROPOMI搭载在2017年发射的欧洲哨兵5P航天器上）。

科学家们考察了西佛罗里达大陆架，这是一片从潘汉德尔（Panhandle）到礁群（Keys）的大陆地壳。K. brevis起源于墨西哥湾的其他地区，在强风和洋流的作用下被带向海岸线。最近的研究表明，佛罗里达州西部和许多沿海社区一样，可能越来越容易受到藻类爆发的影响，因为在径流、化肥和气候变化的推动下，这些藻类在营养丰富、温暖的环境中蓬勃生长。

监测系统和 K. brevis 的危害

许多州和沿海地区（包括墨西哥湾和五大湖）都有监测和预报有害水华的系统。美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 与学术界、州、部落和地方合作伙伴合作，在水华发生的季节制定并发布有害水华预报（类似于天气预报）。

K. brevis 事件尤其令人担忧，因为这种藻类会产生一种强烈的神经毒素，浓度过高会导致大量鱼类死亡，并毒害海龟、海牛和鸟类等海洋生物。毒素还可被人吸入，导致呼吸道疾病，并可在贝类中积聚，导致食用者肠胃疾病。

卫星检测机制

当藻类通过光合作用觅食和生长时，K. brevis 会发出微弱的红光，这种红光被称为太阳诱导荧光（red SIF），一些卫星仪器（包括 TROPOMI）可以检测到这种红光，而 TROPOMI 实际上是用来测量空气污染的。

通过筛选 2018 年至 2020 年期间沿佛罗里达州西部海岸获取的 TROPOMI 数据，研究小组发现，该仪器收集到的藻类发出的荧光信息是以往依靠海洋颜色观测方法的两倍。TROPOMI的先进成像能力--包括测量从紫外线到短波红外线的四台光谱仪--使其能够穿透薄薄的云层，更频繁地获取海洋表面的测量数据。

天基优势

科学家们说，他们的研究结果表明，TROPOMI本身或与其他地球观测工具（如NASA在Aqua和Terra卫星上长期使用的MODIS（中分辨率成像分光仪）协同使用都很有价值。MODIS 可测量海洋颜色，目前佛罗里达州和其他地方的环境管理者正利用它来探测晴天的藻类。

计划于 2024 年初发射的另一个海洋颜色仪器将以前所未有的方式观察世界海洋生态系统。NASA的PACE，即浮游生物、气溶胶、云层和海洋生态系统任务，将研究浮游植物和其他海洋生物、大气气溶胶和云层，其波长比以前的传感器要多得多。这些观测数据将有助于预测有害藻类的出现，以及渔业的繁荣-萧条周期和其他影响商业及休闲产业的因素。"

近20年来，海洋颜色传感器一直是卫星监测有害水华的基础。TROPOMI红色SIF的这一应用展示了卫星技术的结合如何能够在晴空条件之外加强预警系统。

通过卫星进行预警已被证明具有现实好处。美国国家航空航天局（NASA）最近资助的一项案例研究发现，对犹他湖中蓝藻的早期检测大大节省了医疗费用、工时损失和其他经济损失。提前几天发出预警可以加快地面行动，包括发出公共警报，甚至关闭海滩。

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