ブログ

Jul 19, 2023

衛星画像を使用した表面カイアシ類の濃度の推定

衛星由来の海洋の色データは、水柱内の光学的に重要な成分を特定するために日常的に使用されており、通常はクロロフィル (CHL)、その他の非藻類粒子 (NAP)、および

衛星由来の海洋色データは、通常、クロロフィル (CHL)、その他の非藻類粒子 (NAP)、および有色溶解有機物質 (CDOM) として定義される、水柱内の光学的に重要な成分を特定するために日常的に使用されます。 植物プランクトンは地球規模の炭素循環と海洋食物網において重要であるため、植物プランクトンのリモートセンシングに歴史的に注目が集まってきました。 植物プランクトンは分類学的に多様な生物群ですが、いずれも光合成色素クロロフィル a を含み、それを通じて太陽光からのエネルギーが合成されます。 これは主に、海の色のリモートセンシングを通じて検出できるこの色素からの吸収の効果であり、通常は植物プランクトンバイオマスの代用として使用されます。

植物プランクトンは、カイアシ類 Calanus finmarchicus を含むいくつかの草食動物プランクトン種によって地表水で捕食されます。 このカイアシ類は北大西洋と亜北極の生態系の要となる種であり、この地域の高次捕食者の栄養源として機能するだけでなく、生物地球化学循環において重要な役割を果たしています。 これらのカイアシ類は、オメガ 3 が豊富に含まれる油を多く含むことから商業的にも採取されており、その用途には、水産養殖用の魚の餌への配合や、人間が消費する健康補助食品の調製などが含まれます。 これに関連して、この漁業の持続可能な管理を支援するために、確実な資源推定値を確立することに大きな関心が寄せられています。

この記事は、オリジナルの出版物(McCarry, CL et al. 2023. Estimating Surface Concentrations of Calanus finmarchicus using Standardized Satellite-Derived Enhanced RGB Imagery. Remote Sens. 2023, 15(12), 2987) – C. finmarchicus の吸収が海の色シグナルに影響を与える程度を評価そしてカイアシ類の表面濃度。

この研究では、標準化された海洋カラー画像と放射伝達モデリングを組み合わせたアプローチを使用して、ノルウェー海北部の C. finmarchicus の群れによって引き起こされる可能性のある反射率異常を特定しました。

現場データは、ノルウェー北部の海岸沖で R/V ヘルマー ハンセンによるシー パッチ巡航中に収集されました。 CDOM の吸収、クロロフィル A 濃度、植物プランクトンの存在量、鉛直分布、種の同定、および C. finmarchicus の色素吸収が調査地域内の 8 つの観測点で測定されました。

研究設定の詳細については、次のとおりです。 フィールドデータ。 衛星データと eRGB 画像処理、およびその他の分析手順については、元の出版物を参照してください。

カイアシ類の大規模生産システム

衛星由来の RGB (赤、緑、青の光の原色をさまざまな方法で加算して幅広い色を再現する加法混色モデル) 画像は、環境現象を特定し、海洋の状態の変化を観察するために日常的に使用されています。大きな時空間スケールにわたる生態系。 拡張 RGB (eRGB) 画像は、画像内の「赤」成分として緑の波長帯 (この研究では 555 nm) を使用することで水中の光学成分のコントラストを高めるため、海洋を見るときに便利なツールとなります。 ただし、これらの画像はさまざまな方法で処理できます。

広く使用されている RGB 画像にコントラスト ストレッチを適用する方法の 1 つは、各バンドのピクセルの 5 パーセントを除外することです (パーセンタイル ストレッチ技術)。 この方法は、画像に含まれる情報に基づいてバンド範囲を計算するため、視覚的に一貫性のない画像が生成され、複数の画像にわたる特徴を識別する場合には用途が限られます。 この研究では、処理された画像間の視覚的な一貫性を提供するグローバル データセットを使用して、各バンドのコントラスト ストレッチ範囲が開発されました。 同じストレッチ範囲を適用することで、処理方法による差異が除去され、eRGB 画像からより定量的な情報を取得できます。