Instrumentasi Satelit Warna Laut

Pengamatan satelit warna laut dimulai pada tahun 1978 dengan peluncuran Costal Zone Color Scanner (CZCS) instrumen pada satelit Nimbus-7 (Mitchell, 1994). Pengamatan CZCS terus melalui sekitar juni 1986, meskipun dengan masalah yang disebabkan oleh degradasi sensor di tahun nantinya (Evan dan Gordon, 1994). Instrumen satelit berikutnya adalah Japanese Ocean Color and Temperature Sensor (OCTS) pada satelit ADEOS-1 yang beroperasi dari bulan Agustus 1996 sampai Juni 1997, dan German Modular Optical Scanner (MOS) diluncurkan pada tahun 1996 pada Remote Sensing Satellite India IRS- P3. Instrumen AS lainnya termasuk Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) diluncurkan pada bulan Agustus 1997, yang memiliki waktu hidup selama lima-tahun dan terus beroperasi pada tahun 2004, dan Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) diluncurkan pada TERRA pada bulan Desember 1999 dan pada AQUA pada Mei 2002.

Instrumentasi Satelit Warna Laut lainnya meliputi berikut ini. Pada tahun 1999, German Ocean Color Monitor (OCM) diluncurkan pada sinkronisasi-matahari Indian IRS-P4 OCEANSAT dan Ocean Color Imager (OCI) diluncurkan pada Republik-of-China Satellite (ROCSAT). Alih-alih berada di orbit sinkronisasi-matahari, ROCSAT cendrung berada dalam orbit rendah dekat-khatulistiwa. Pada bulan Maret 2002, Chinese Ocean Color and Temperature Sensor (COCTS) diluncurkan pada satelit Haiyang-1 (Ocean-1, Atau HY-1) orbit sinkronisasi-matahari yang menurun dengan waktu penyeberangan perkiraan 1000 waktu setempat. HY-1 akan diikuti oleh satelit HY-2 dan HY-3, yang dijadwalkan pada interval sekitar dua tahun. Pada bulan Desember 2002, Japan launced the Global Imager (GLI) pada satelit ADEOS-2 pada orbit 1.030 sinkronisasi-matahari menurun, di mana ADEOS-2 gagal pada bulan Oktober 2003.

Untuk semua instrumen, International Ocean Color Coordinating Group (IOCCG) publikasi IOCCG (1999) menggambarkan pita panjang gelombang dan sifat. Masing-masing instrumen ini menggunakan pita panjang gelombang serupa. Karena SeaWiFS dan MODIS telah menghasilkan program penelitian dan pengamatan permukaan serta serangkaian luas untuk kedua instrumen ini.

Tabel 6.1. Tabel

Perbandingan Warna Laut Untuk Pita instrumen MODIS, SeaWiFS dan CZCS

Dengan pengecualian band MODIS 11 dan 14, panjang gelombang pusat sesuai dengan band SeaWiFS

Tabel 6.2.Perbandingan Pengukuran dan Penurunan Radian Serta Ketidakpastian untuk instrumen

MODIS, SeaWiFS, dan CZCS, dimana sudut zenith matahari θs = 60o dan pengukurannya dekat tepi pemindaian

Di adaptasi dari Gordon and Voss, 1999, Tabel 1 dan O’Reilly et al., 1998, Tabel 4

Untuk MODIS, SeaWiFS, dan CZCS, tabel 6.1 adalah daftar pita panjang gelombang yang digunakan untuk pengamatan warna laut. Sebuah perbedaan penting antara MODIS dan SeaWiFS adalah bahwa band MODIS adalah faktor pemindaian yang cukup dekat dari satu-setengah sampai seperempat, data MODIS adalah 12 bit digital dan lawannya adalah 10 bit untuk SeaWiFS, dan pada tabel 6.2 menunjukkan bahwa, band MODIS memiliki sekitar dua kali rasio signal kebisingan. Pergeseran besar di lokasi band antara SeaWiFS dan MODIS adalah bahwa 510-nm SeaWiFS band ini pindah ke 531-nm untuk MODIS. Tujuan dari langkah ini adalah untuk meningkatkan respon instrumen untuk pigmen aksesori dan sesuai dengan panjang gelombang laser yaitu 531 nm yang digunakan dalam pengiriman pesawat jarak jauh (Yesaya et al., 1998). Perubahan lainnya adalah penambahan sebuah band flouresensi dekat pada 678 nm. Lokasi dari semua band-band ini tergantung pada dua kendala: sifat optik dari fitoplankton dan bahan kelautan akan dibahas dalam bagian 6.2, dan lokasi dari atmosfer dan pita penyerapan surya juga akan dibahas berikutnya.

Gambar 6.5

Grafik band MODIS dan SeaWiFS dengan ketergantungan panjang gelombang dari radiasi matahari di TOA, transmitansi atmosfer dan radiasi matahari di permukaan bumi.

Untuk menggambarkan kendala yang dikenakan oleh penyerapan atmosfer dan solar, Gambar 6.5 membandingkan lokasi dari band MODIS dan SeaWiFS dengan ketergantungan panjang gelombang dari radiasi matahari di TOA, transmitansi atmosfer dan radiasi matahari di permukaan bumi. Gambar 6.5a menunjukkan radiasi TOA surya dari Gambar 3.9, di mana simbol kimia menandai lokasi garis penyerapan Fraunhofer utama yang dihasilkan dalam korona matahari (Phillips, 1992). Gambar 6.5b menunjukkan transmitansi atmosfer untuk atmospher 1.976 MODTRAN standar, di mana oksigen, oksigen-A dan uap air pita penyerapan yang telah ditandai; Gambar 6.5c menunjukkan radiasi matahari pada permukaan untuk kejadian normal, di mana bar horizontal atas memberikan lokasi band SeaWiFS, bar rendah untuk lokasi band MODIS. Angka ini menunjukkan bahwa SeaWiFS 745-785 nm tumpang tindih pada band oksigen, sementara band MODIS menghindari semua Fraunhofer utama dan pita penyerapan atmosfer.

Dari tabel dan angka tersebut menunjukkan SeaWiFS memiliki seperangkat alat yang sama dengan band MODIS, meskipun satu diantaranya kurang dari band 650-700 nm. Band MODIS terlihat memiliki lebar karakteristik 10 nm, dibandingkan dengan band SeaWiFS yaitu 20 nm. Sebagai perbandingan, tabel menunjukkan bahwa CZCS hanya memiliki tiga band yaitu band biru-hijau, satu band di merah, dan band tunggal di NIR (tidak terdaftar),

yang memiliki keuntungan cukup untuk menghilangkan aerosol. MODIS dan SeaWiFS memiliki tujuan sebagai berikut, band 412 nm digunakan untuk mendeteksi CDOM dan endapan sedimen, sedangkan band 443, 490, 510, dan 555 nm digunakan untuk menentukan konsentrasi klorofil. Untuk MODIS, band 13 pada 670 nm, band 14 pada 678 nm, dan band 15 pada 765 nm digunakan untuk pengukuran kloropil puncak flouresensi pada 683 nm, alasan bahwa MODIS Band 14 dan SeaWiFS band 6 yang terletak panjang gelombang lebih pendek dari puncak flouresensi adalah untuk menghindari band penyerapan oksigen pada 687 nm. Untuk SeaWiFS, band 765 dan 865 nm, dan untuk MODIS, band yang setara digunakan untuk koreksi aerosol atmosfer. Untuk CZCS, band 670 nm digunakan untuk tujuan yang sama.

Untuk MODIS, SeaWiFS, dan CZCS, Tabel 6.2. Memberikan contoh besarnya cahaya yang diterima dan instrumen-terkait ketidakpastian. Radian berasal dari pengukuran yang dilakukan di wilayah konsentrasi pigmen yang sangat rendah pada musim panasdi Laut Sargasso dan diambil di dekat tepi untuk memaksimalkan ketidakpastian (Gordon dan Voss, 1999). Lima kolom pertama dalam daftar tabel band MODIS adalah panjang gelombang pusat λ0, LTmax pancaran maksimum total yang diterima pada satelit, LT pancaran total yang diterima lebih spesifik, dan [Lw]N nilai-nilai yang sesuai dari radian pantulan air. Tiga kolom terakhir adalah daftar nilai-nilai NEΔL ekivalen kebisingan radian delta.

Pemeriksaan tabel menunjukkan bahwa MODIS biasanya dua sampai tiga kali lebih sensitif dari SeaWiFS, dan sekitar dua kali lebih sensitif seperti CZCS. Pengecualian dari band MODIS 13 dan 14 adalah enam kali lebih sensitif dari SeaWiFS dan sekitar sepuluh kali lebih sensitif dari CZCS. Pada 443 nm, tabel juga menunjukkan bahwa [Lw]N hanya 13% dari LT, sehingga sekitar 90% dari LT terdiri dari kontribusi dari sumber lain. Karena tujuan SeaWiFS dan MODIS adalah untuk menentukan [Lw]N dalam 5% (Hooker dan McClain, 2000), jadi untuk mendapatkan tujuan ini, jumlah dari radiances lainnya harus ditentukan hanya 1%, atau hanya ± 0,06 μW cm-2 nm-1 sr-1. Karena MODIS atau SeaWiFS, akurasi yang diinginkan adalah 5-10 kali NEΔL, jadi tujuan 5% biasanya tercapai.