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激光雷达检测用于海洋科学考察

来源:教育新闻网2020-07-31 我要评论(0 )   

研究人员已经提出了一种新的方法来观察海洋深处,建立了一种检测光藻并利用光测量关键特性的方法。在Applied Optics上发表的一篇论文报告说,使用基于激光的激光雷达工...

研究人员已经提出了一种新的方法来观察海洋深处,建立了一种检测光藻并利用光测量关键特性的方法。在Applied Optics上发表的一篇论文报告说,使用基于激光的激光雷达工具来收集这些测量值的深度要比使用卫星通常所能达到的深度还要深。


Bigelow的高级研究科学家Barney Balch说:“传统的卫星遥感方法可以收集有关上层海洋的广泛信息,但卫星通常无法'看到'比海面五,十米深的地方。”海洋科学实验室,论文作者。“利用一种可以让我们深入海洋的工具,就像拥有新的眼睛一样。”


激光雷达使用激光发射的光来获取有关海水中颗粒物的信息,就像蝙蝠和海豚这样的动物使用声音对目标进行回声定位一样。通过发出光脉冲并计时光束撞击物体并反弹所需的时间,激光雷达可以感应到水中的藻类等反射性颗粒。


首席研究作者布莱恩·科利斯特(Brian Collister)使用舰载激光雷达系统检测藻类,并了解海洋深处的状况,这比卫星所能测量的要深。这次2018年航行的研究团队由来自旧统治大学和比奇洛海洋科学实验室的科学家组成。


Collister博士说:“激光雷达方法有可能填补我们从太空测量海洋生物学的能力中的一些重要空白。” 老自治领大学的学生。“这项技术将为上层海洋中的生物分布提供新的思路,并使我们能够更好地了解它们在地球气候中的作用。”


在缅因州湾,该小组使用激光雷达检测和测量了碳酸钙矿物质的颗粒,收集了有关球墨石藻大量繁殖的信息。这些藻类被碳酸钙板包围,碳酸钙板为白色且反射率高。这些板以独特的方式散射光,从根本上改变了光波的定向方式,并创建了激光雷达系统可以识别的可识别特征。


Balch的研究团队通过缅因州海湾北大西洋时间序列研究了缅因州海湾已有二十多年了。他们在该生态系统中发现和鉴定藻类的经验为测试激光雷达系统提供了关键的背景信息,而该激光雷达系统竟然是该地区近30年来观测到的最大的巨石藻爆发。


Balch说:“这次航行为我们提供了一个理想的机会,可以对激光雷达系统进行试验,并具有对水进行采样并确切知道其中存在哪些物种的能力。” “激光雷达已经在海洋中使用了数十年,但是,在确认的球石科植物花光内部进行的研究很少(如果有的话),这极大地改变了环境光的行为。”


球墨镜在全球海洋中壮成长,并对塑造地球的生物地球化学循环施加了巨大的控制力。研究它们是了解全球海洋动力学的关键,但是实地研究总是很昂贵的。研究小组确定,使用激光雷达可以潜在地使研究人员在不停止船上收集水样的情况下远程估计球石藻种群,从而提高了他们收集有价值数据的能力,从而节省了宝贵的船期资金。


该研究小组还在海洋环境中测试了这种方法,其中包括Sargasso海的清澈深度和纽约市海岸附近的浑浊水域。他们发现它在这些多样化的环境中是有效的。激光雷达系统探测海洋的深度比依靠太阳的无源卫星遥感技术高三倍。进一步的研究可能会建立一些方法,使卫星也可以进行激光雷达测量。


“我们正在学习从位于水面上方的激光雷达系统中可靠地识别出海洋中的微粒,这是一笔巨大的交易,”旧统治大学的作者,教授Richard Zimmerman说。“这是一项重大进步,它将彻底改变我们表征和建模海洋生态系统的能力。”

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激光雷达检测

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