海草床拥有维护生物多样性,净化海水,缓解气候变化的功能,但它们正受到人类活动和自然灾害的威胁。联合国环境署区域海洋计划(UN Environment Regional Seas Programme)在该地区进行的一项研究显示,云计算技术可以加快对西北太平洋海草床的评估。
根据NOWPAP地区海草分布评估的可行性研究,在与日本,中华人民共和国,大韩民国和俄罗斯联邦接壤的西北太平洋海域,有10种海草被列入国际自然保护联盟濒危物种红名单。这项研究报告由总部设在东京的特别监测和沿海环境评估区域活动中心发表,该中心是由《联合国环境署西北太平洋区域海洋及沿海环境保护、管理与发展行动计划》设立的。
该研究称,该地区的海草栖息地受到土地复垦、港口建设、破坏性挖掘、水产养殖、石油开采和台风的威胁。
海草可以吸收大量碳,是国际减缓气候变化蓝碳倡议、蓝碳国际伙伴关系和由全球环境基金共同资助的联合国环境署主导的蓝森林项目的重点。西北太平洋海草床的测绘支持所有国家在2017年6月举行的联合国海洋会议上承诺编制一个全球蓝碳数据库。
海草床还具有重要的生态功能,如为海洋生物提供栖息地,为水生生物提供产卵、育苗和繁殖地,以及通过吸收营养物质(氮和磷)净化海水。
利用卫星遥感绘制深海海草图比用卫星绘制地表容易看到的红树林和潮汐沼泽要困难得多。水的浑浊度、阳光的闪烁和覆盖在草叶上的附生植物会稀释海草的光谱反射率信号,降低仪器的透水能力。
2015-2016年,由西北太平洋海域特殊监测与海岸环境评价区域活动中心利用卫星图像开展的案例研究发现,使用商业卫星高分辨率数据和传统的分析方法过于昂贵和耗时。这一过程涵盖了从私人卫星运营商购买图像,科学家们花费几个月的时间进行每个案例研究,利用现场数据分析卫星图像,对海底基质进行分类,并从卫星图像中去除太阳反光和水柱的影响。
“考虑到在选定海域进行案例研究的成本和时间,用同样的方法绘制整个西北太平洋沿岸海草分布图被认为是不现实的,”该研究说。
相反,它建议使用云计算技术,使用中心开发的标准化分析程序分析免费获得的多光谱卫星图像。随着欧洲航天局Sentinel-2号卫星上安装多光谱成像仪(MSI),免费提供的卫星传感器的空间分辨率已从30米提高到10米。在谷歌Earth Engine数据目录和Amazon Web Services中可以免费获得Sentinnel-2 MSI图像,任何人都可以使用他们的按需计算资源执行分析和创建新产品,而不需要花费下载和使用Landsat数据所需的成本和时间。
分析和可视化卫星图像的新免费平台也可以从私营公司获得,如谷歌Earth Engine,它结合了具有行星级分析能力的多pb卫星图像目录和地理空间数据集。使用谷歌地球引擎,分析卫星图像的整个过程只需要几天时间,而一台计算机可能需要15年的时间。
该研究还建议开发一个在线工具来分析卫星图像,维护海草数据库,并在科学机构和民间社会中建立绘制海草分布图的能力。
“绘制海草分布地图是一项巨大的工作,”该研究说。作者建议志愿公民团体和非政府组织在国际、区域、国家和地方各级就保护和恢复海草进行合作。其中包括世界上最大的海草监测项目“海草观察”,该项目通过教育、宣传、研究和行动致力于保护海草生态系统。“海草观测者”是一个由“海草计划”开发的智能手机工具,公众可以使用它来收集全球海草的野外数据。
区域海草数据库的原型由特别监测和沿海环境评价区域活动中心开发,网址:http://map.nowpap3.go.jp/。