Escáner de color de la zona costera

El escáner de color de la zona costera (CZCS) era un radiómetro de barrido multicanal a bordo del satélite Nimbus 7 , diseñado principalmente para la teledetección del agua . El Nimbus 7 se lanzó el 24 de octubre de 1978 y el CZCS entró en funcionamiento el 2 de noviembre de 1978. Solo se diseñó para funcionar durante un año (como prueba de concepto), pero de hecho permaneció en servicio hasta el 22 de junio de 1986. Su funcionamiento a bordo del Nimbus 7 se limitó a días alternos, ya que compartía su energía con el radiómetro de microondas multicanal de barrido pasivo por microondas .

El CZCS midió la energía solar reflejada en seis canales , con una resolución de 800 metros. Estas mediciones se utilizaron para mapear la concentración de clorofila en el agua, la distribución de sedimentos , la salinidad y la temperatura de las aguas costeras y las corrientes oceánicas . El CZCS sentó las bases para los sensores satelitales de color del océano posteriores y formó una piedra angular para los esfuerzos internacionales por comprender el papel del océano en el ciclo del carbono .

El producto más importante del CZCS fue su colección de imágenes del color del océano . El "color" del océano en las imágenes del CZCS proviene de sustancias presentes en el agua, en particular fitoplancton (organismos fotosintéticos microscópicos que flotan libremente), así como de partículas inorgánicas.

Debido a que los datos del color del océano están relacionados con la presencia de fitoplancton y partículas, se pueden utilizar para calcular las concentraciones de material en las aguas superficiales y el nivel de actividad biológica; a medida que aumenta la concentración de fitoplancton, el color del océano cambia de azul a verde (tenga en cuenta que la mayoría de las imágenes CZCS tienen colores falsos , por lo que los altos niveles de fitoplancton aparecen en rojo o naranja). Las observaciones del color del océano basadas en satélites proporcionan una imagen global de la vida en los océanos del mundo, porque el fitoplancton es la base de la gran mayoría de las cadenas alimentarias oceánicas . Al registrar imágenes durante un período de años, los científicos también obtuvieron una mejor comprensión de cómo cambió la biomasa del fitoplancton con el tiempo; por ejemplo, se pudieron observar las floraciones de marea roja cuando crecieron. Las mediciones del color del océano también son de interés porque el fitoplancton elimina el dióxido de carbono del agua del mar durante la fotosíntesis y, por lo tanto, forma una parte importante del ciclo global del carbono.

Los datos sin procesar del escáner se transmitían, a una velocidad de bits promedio de 800 kbit/s, a la estación terrestre , donde se guardaban en cinta magnética. Las cintas se enviaban luego a la División de Procesamiento de Imágenes del Centro de Vuelos Espaciales Goddard . Los datos procesados ​​se archivaban en Goddard y estaban disponibles para científicos de todo el mundo. Los datos se almacenaron originalmente en 38.000 cintas magnéticas de nueve pistas y luego se migraron a discos ópticos.

El archivo fue uno de los primeros ejemplos de un sistema que ofrecía una vista previa visual ("exploración") de imágenes, lo que ayudaba a ordenar los datos. Se convirtió en un modelo que luego seguirían los Centros de Archivo Activo Distribuido del Sistema de Observación de la Tierra .

CZWS fue el primer sensor satelital de color del océano, y después de que dejó de observar en 1986, hubo una brecha de 10 años en los registros hasta que Japón lanzó el Escáner de temperatura de color del océano (OCTS) en 1996, y Estados Unidos lanzó el Sensor de campo de visión amplio para observación del mar ( SeaWiFS ) en 1997. Los instrumentos actuales que proporcionan datos del color del océano incluyen Aqua- MODIS , el Instrumento de color del océano y la tierra Copernicus Sentinel 3 (OLCI) y el Conjunto de radiómetros de imágenes infrarrojas visibles (VIIRS) de la NOAA a bordo de los satélites del Sistema de satélites polares conjuntos (JPSS).

El instrumento CZCS fue fabricado por Ball Aerospace & Technologies Corp.

La energía solar reflejada se midió en seis canales para detectar el color causado por la absorción debido a la clorofila, los sedimentos y la materia orgánica disuelta coloreada en las aguas costeras. El CZCS utilizó un espejo plano giratorio en un ángulo de 45 grados con el eje óptico de un telescopio Cassegrain . El espejo escaneó 360 grados, pero solo se recopilaron los 80 grados de datos centrados en el nadir para las mediciones del color del océano. El instrumento observó el espacio profundo y las fuentes de calibración durante el resto del escaneo. La radiación entrante fue recolectada por el telescopio y dividida en dos corrientes por un divisor de haz dicroico . Una corriente se transmitió a un tope de campo que también era la abertura de entrada de un pequeño policromador . La radiancia que ingresó al policromador se separó y se volvió a fotografiar en cinco longitudes de onda en cinco detectores de silicio en el plano focal del policromador. La otra corriente se dirigió a un detector de telururo de cadmio y mercurio enfriado en la región térmica (10,5-12,5 micrómetros). Se utilizó un enfriador radiativo para enfriar el detector térmico . Para evitar el reflejo del sol, el espejo del escáner se inclinó sobre el eje de inclinación del sensor según las órdenes, de modo que la línea de visión del sensor se movió en incrementos de 2 grados hasta 20 grados con respecto al nadir. Las bandas espectrales a 0,443 y 0,670 micrómetros se centraron en las bandas de absorción más intensas de la clorofila, mientras que la banda a 0,550 micrómetros se centró en el "punto de articulación", la longitud de onda de absorción mínima. Se demostró que las proporciones de las energías medidas en estos canales eran muy paralelas a las concentraciones de clorofila en la superficie. Los datos del radiómetro de escaneo se procesaron, con algoritmos desarrollados a partir de los datos del experimento de campo, para producir mapas de absorción de clorofila. Las temperaturas de las aguas costeras y las corrientes oceánicas se midieron en una banda espectral centrada en 11,5 micrómetros. También se realizaron observaciones en otras dos bandas espectrales, 0,520 micrómetros para la correlación de clorofila y 0,750 micrómetros para la vegetación superficial. El ancho de escaneo fue de 1556 km centrado en el nadir y la resolución terrestre fue de 0,825 km en el nadir.

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• Red de colores del océano