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USGS：美国地质调查局 - r) a" R1 a4 Q% S8 P% [' |) ^2 H
蓝藻又名蓝绿藻（blue—green algae），是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体(区别于真核生物的藻类)、能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。其广泛分布于自然界，包括各种水体、土壤中和部分生物体内外，甚至在岩石表面和其他恶劣环境(高温、低温、盐湖、荒漠和冰原等)中都可找到它们的踪迹，有“先锋生物”之美称。但是有的蓝藻在受氮、磷等元素污染后引起富营养化的海水“赤潮”和湖泊的“水华”，给渔业和养殖业带来严重危害。此外，还有少数水生种类如微囊蓝细菌属(Microcystis)会产生可诱发人类肝癌的毒素。 $ J8 t* ^! n, H1 t9 N- S
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当夏天到来，美国犹他州人将涌向该州的湖泊和水库，沿着海岸划船，游泳和野餐。每周，每天，洛根犹他州立大学的凯特·菲卡斯（Kate Fickas）等科学家都将使用卫星图像和其他数据来监控湖面、睡眠，以检查藻类快速繁殖情况，提前预警“水华”的发生，确保水质处在是对人及宠物的安全值内。 1 ]. C% ?' h8 P2 @2 e7 S
水华现象（在海洋中称为“赤潮”）指伴随着浮游生物的骤然大量增殖而直接或间接发生的现象。水面发生变色的情况甚多，厄水（海水变绿褐色）、苦潮（按即水华现象，海水变赤色）、青潮（海水变蓝色）及淡水中的水花，都是同样性质的现象。 从太空的角度出发，包括NASA和美国地质调查局（USGS）的Landsat 8在内的卫星可以帮助科学家识别形成水华的湖泊。这是一个复杂的数据分析过程，但是研究人员正在自动执行这一过程，以帮助资源管理者识别潜在问题。
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Fickas说：“我在俄勒冈州的威拉米特河长大，然后在夏天在湖泊中潜水。” “因此，对我来说，这不仅对我很有意义，不仅能够帮助开发用于监测蓝藻水华的算法，这本身很有趣，而且能够采取下一步措施，保证公众安全，并为他们提供有效的预警数据。”
2 M* T1 K/ ~3 C4 u/ { 包括Landsat 8和ESA（欧洲航天局）Sentinel-3在内的卫星可以检测出湖泊何时因绿色生物急速生长而变色，从而使像Fickas这样的科学家可以告诉水管理人员在哪里进行测试，看看水是否有害。这两颗卫星具有不同的强度：Sentinel-3更频繁地收集各个湖泊的数据，并测量、计算浮游植物的光波长，但是Landsat 8具有更高的空间分辨率，因此它可以观察较小的湖泊并识别其中的特定问题区域。
8 v; o9 F" t$ b3 c; C 根据发表在《GeoHealth》杂志上的2020年研究显示，Landsat卫星探测到的2017年犹他州湖水华爆发，人们快速处置，为该地区节省了约370,000美元的医疗保健和相关成本。 # D1 O; o) g8 A
NASA戈达德太空飞行中心的科学家尼玛·帕莱文说，当Landsat 8观测到蓝藻时，它会检测到浮游植物中的一种绿色色素叶绿素a。对于Landsat卫星而言，水是一件棘手的事情，因为与明亮反射的树木，建筑物和其他景观相比，水是黑暗的。但是，Landsat 8比其前任产品更灵敏，能够区分更多强度的光，本质上可以检测出更多的绿色阴影。他说：“任何超出正常水平的叶绿素-a水平都可能令人震惊，而这正是我们从卫星数据中寻找的目标。”Nima和他的团队开发了一种算法，可以收集Landsat 8在湖泊上收集的数据，对其进行分析，然后创建一种预测模型，该模型可以告诉当地水务或娱乐业管理人员叶绿素a的增加量。“并不是每个人都可以使用计算能力来处理卫星图像，这需要时间积累以及专业知识，” Pahlevan说。“提高这些模型的易用性，将大大增加可以使用卫星数据产品的人数。”现在这些模型可以从USGS上获得，USGS免费提供所有Landsat数据以及其他数据产品。 & R! L: a9 v/ [
这些数据模型不仅可以帮助决策者发现划船者和游泳者的潜在问题区域，还可以进行测量森林面积、烧毁面积或积雪面积等。“数据产品将仪器进行的复杂观测转换为人们所需的信息，”即将面世的Landsat 9卫星项目科学家NASA Goddard的Jeff Masek说。“它们允许不熟悉遥感复杂性的人使用数据。” ( j& n. h5 a6 f: t
预定于2021年9月发射的Landsat 9具有Landsat 8的所有指标特性，可以量化叶绿素-a，并且具有增强的功能，可以区分从水体和其他表面反射的更多强度的光。“Landsa-9”对地观测卫星质量2623kg，是轨道科学公司为NASA和美国地质调查局（USGS）研制的“SA-200HP/LEOStar-3”型卫星，设计寿命5～7年。该卫星将载有两个中等分辨率传感器，一个通过可见光、近红外、短波红外监测地球，另一个测量地球表面热红外辐射或热量，在整体监测强度方面将超过此前7个“Landsat”卫星。 # p) A2 ^. Z; I, f
“Landsat”对地观测卫星项目从1972年起就为地球土地覆盖提供精确的测量数据。
# S9 w* t' d1 n/ R( o4 ~ 在气象卫星的基础上研制发射了第一代试验型地球资源卫星(Landsat-1、2、3) 。这三颗卫星上装有返束光导摄像机和多光谱扫描仪MSS,分别有3个和4个谱段，分辨率为80m ；Landsat 5仍在超期运行(从1984年3月1日发射至今)；Landsat 6发射失败；Landsat 7于1999年4月15日发射升空，2003年5月31日LANDSANT-7上的星载专题制图仪（SLC）发生故障，ETM数据产生缺行，不能使用；Landsat 8 于2013 年2月11日发射升空，Landsat-8卫星上携带两个传感器，分别是OLI陆地成像仪（Operational Land Imager）和TIRS热红外传感器（Thermal Infrared Sensor）。Landsat-8 在空间分辨率和光谱特性等方面与Landsat 1-7保持了基本一致，卫星一共有11个波段，波段1-7，9-11的空间分辨率为30米，波段8为15米分辨率的全色波段，卫星每16 天可以实现一次全球覆盖。科学家们也期待着未来的卫星。正是通过像Landsat 9这样的卫星，科学家、生态学家可以监测地球森林砍伐情况，水资源管理者可以监测水华发生、农田的灌溉情况，研究人员可以观察全世界城市发展的情况，消防员可以评估山火的严重性，科学家可以测绘冰川退缩的变化等。
7 t8 h5 b* ~ q: R! _ 文字视频：NASA 2 U1 s# |% Y t/ t% N4 H
翻译综合：Space Doctor : T8 u6 V9 U! {8 y- T6 I* b
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