二、水色卫星遥测﹕ 水色量测系以自然的阳光照射来产生海洋水色图，由於在电磁谱中，只有可见光及近红外线之能量能透射水柱，所以测量水柱辐射率时，通常只能用可见光光谱带及近红外线光谱带，来测量相关的水色资料。一般而言，在特定光谱带中，光的散射及吸收是依照物质的形状、大小及组成成分而定，光谱带随着物质及微粒不同的形态而有所变。水色的定性测量虽然已经可行，然而要获得正确的定量资料则相当困难。这是因为海洋水色量测是在大气层外观测，因此其所蒐集到的讯号，实质上除了海洋水色之外，尚夹杂着大气散射光、海面反射光，以及仪器杂讯等，也因此海洋水色 的讯号需要种种校正，例如增益截差校正与大气校正等。 我国在 1999 年一月发射第一颗人造卫星，即中华卫星一号 (ROCSAT-1) ，这是我国第一枚低轨道的科学实验卫星，主要的任务为科技研究。海洋水色的研究是此卫星三大任务之一。在中华卫星一号上装有一具海洋水色照相仪 (Ocean Color Imager)，海洋水色照相仪为一推扫式成像光谱仪，共有六个波段，其波段与美国 SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor，海视广角感测仪) 八个波段中的六个完全相同，其成像机能完全由线形感测器与卫星轨道运动所构成。中华卫星一号利用S-band通道传回数据，由於受到数据传输速率的限制，光谱数据必须先存放於本身的记忆体上，因此海洋水色照相仪绕行轨道一圈，最多只能用其中 3% 的时间摄像。影像由六组不同光谱带组成，范围从 443 毫微米 到 865 毫微米，海洋水色可从这六光谱波带的测量中得到。其中第一到第四频带从 443 毫微米到 565 毫微米，用来量测叶绿素 -A (Chlorophyll-A) 浓度，其实海洋水色作业中最主要的工作就是叶绿素 -A 浓度之量测，一般而言，可靠的量测操作必须要搭配现场实测的资料。 叶绿素 -A 浓度与海洋初级生产力有直接关联，渔场通常就在富含叶绿素-A 的地点，因为富含叶绿素-A就表示藻类（或称为浮游植物）聚集，於是浮游动物、小鱼、小虾也聚集於此，由於食物充足，各种回游的经济鱼种便觅食聚集於此，而成为渔场，所以测量叶绿素-A分布可以应用在渔业资源保育。另外测量叶绿素-A 也可以监测有害藻类的大量繁殖，虽然藻类大量繁殖时常吸引大量鱼群，然而藻类的过度繁殖将使鱼类及其他海洋生物因缺氧而窒息。另外有些藻类具有毒素，也会杀死鱼类。在有些有害藻群（HAB）中，若干因呈微红色而被称为「赤潮」。赤潮对渔业曾造成严重损害，而且甚至致人伤亡。例如一九九八年四月的赤潮现象重挫了香港的渔业，导致一亿多美元的损失。当年夏天，在菲律宾也有多人因吃到污染的甲壳类而死亡等等。使用海洋水色资料来监测藻类大量繁殖，可以适时地预防可能的赤潮灾害。 整合海洋水色资料及合成孔径雷达（SAR）影像乃是目前国际间最受瞩目的新工具，SAR与海洋水色资料之组合可用来分析其他海洋过程。SAR影像能显示既清晰又详细的空间构造，而海洋水色影像则能提供生物资讯。例如在内波 (Internal wave) 的研究方面，SAR影像可呈现清晰的内波结构与位置之层面显示，而位於同地之海洋水色影像则有助於了解其中所涉及的生物过程。 三、卫星测高遥测﹕ 图二　遥测卫星测高之原理 卫星测高指的是利用卫星来测量海水面的高度变化，测高卫星上装有测高仪 (altimeter)，自天线沿天底方向发射脉冲到海面而折回，经由雷达往返海面之时间，而计算海水面与卫星之高度，再由卫星高度减去此一距离，得一相对於某参考椭球面之动力高度 (dynamic height)，原理如图二，又因为水有良好的反射性质，这种方法特别适用於海洋。现阶段最新的卫星为 Jason-1，Jason-1在 2001 年 12 月成功升空，而当今使用最多的则是 TOPEX/POSEIDON (T/P) 人造卫星，T/P 人造卫星离地球大约1300公里的高度上，自天线沿天底方向发射速度每秒 300,000公里的脉冲到海面而折回，是由美国航空与太空总署 (National Aeronautics and Space Administration，NASA) 与法国太空总署 (Center National d'Etudes Spatials，CNES) 共同合作於 1992年 8月 10 日发射，该卫星的主要任务有监测海流及海水位，它也可以用於全球海洋重力、地形等之计算。 图三　地转流 (摘自Stowe K. 　　　 "Exploring Ocean 　　　 Science") 海水表面的高度值在海洋研究的用处为何? 我们知道海水是由高处往低处流动，这样的流动倾向随两处之间的海水高度差异而不同，当差异愈大，流动愈剧烈，其实这种流动倾向比较正确的说法是由两处压力梯度 (pressure gradient) 差异产生。在真实海洋环境中，海水不是简单地由高处往低处直线流动，因为地球自转所产生的柯氏力 (Coriolis force) 会改变海水的流向，海水其实会沿海水等高线方向流动，这就是所谓的地转流 (图三)。以卫星测高仪技术得到更精密和精确的海水位观测量，再利用海水面高度的变化与柯氏力两者的平衡关系，可以计算出大致上表面海水的运动状况。也就是说，卫星测高可以用来研究全球海洋之海流流动资讯，而这些海流资讯对我们台湾也十分重要，它对於日渐增长的沿海观光事业和未来可能发生的海难与污染事件，可以提供可靠的资料，各级政府或民间单位可参考这些海洋流场资讯，去规划各种相关的国防、观光、救援与污染防制等政策。 虽然目前国内於海洋科学的运用上，大约只局限於表水海温与水色的遥测两方面，不过这样帮助就很大了，利用大范围 (整个西太平洋) 的海面温度变化情况，可以探讨海温与气候变迁的关系，不论对海气交换作用、大气环流、天气预报、台风预报、海洋热动力学等方面，都可提供进一步的资讯，以便即时获取相关的海洋、大气变迁资讯，适时从事海洋之开发及预防灾害性天候的准备。另外配合高解析度的NOAA海温图，也可提供渔业界远洋水温资讯。利用海洋水色卫星来量测水中叶绿素-A的含量，了解海洋基础生产率，以应用在渔业资源保育，监测有害藻类的大量繁殖或追踪污染物扩散的情况，以避免重大损失等。 对全球海水位的监测可以掌握圣婴现象 (El Nino) 的发生情况，当太平洋东岸的海水位异常高时 (图四之深红色部分)，即代表暖水东移至此，会造成秘鲁沿岸海温上升，原先之涌升流及冷海流消失，渔产大减，甚至造成渔业与肥料业不景气，对太平洋东西两岸气候也造成严重的影响，如秘鲁常招洪涝，而印度与中南半岛，则往往大旱等。 卫星遥测的潜力无穷，除了上述的应用外，也可以电磁波测量水面之高度变化，以推算海洋波浪、测量海表面粗糙度，以推算海表面风场等。而对於船迹的追踪、浅水海域地形的量测等遥测技术，目前仍在发展中。可以预知的是其运用将愈来愈广，也将成为新世纪的海洋量测主流。希望未来卫星对於海洋方面的遥测，能够有更多的研究，更多的发现，让我们可以更了解、清楚美丽海洋的一动一静。 图四　 1997 年冬天 T/P 卫星海水位异常值之全球分布 　　　(摘自 http://ibis.grdl.noaa.gov/SAT/ ) --

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