《Nature》文章：从太空监测海洋垃圾的新传感器概念验证

研究背景

海洋垃圾已成为全球性环境问题，对生态系统和人类活动产生严重影响。目前，全球范围内缺乏有效工具来系统监测海洋垃圾，尤其是在广阔的时空尺度上。现有措施对于控制海洋垃圾的效果尚未明确，因此迫切需要新的监测技术。

研究内容

研究团队旨在开发一种地球观测（EO）任务，名为EO4ML，以全球规模监测海洋中的塑料垃圾。通过分析Sentinel-2卫星的多光谱图像，研究团队在地中海地区进行了概念验证，追踪了海面上的垃圾聚集情况。这项研究不仅展示了卫星监测技术在识别海洋垃圾热点和趋势方面的潜力，而且还揭示了陆地垃圾输入、沿海边界电流和风驱动的表面清扫对海洋垃圾分布的关键作用。研究结果为海洋垃圾的全球监测和管理提供了新的视角和工具。

研究方法

这篇文章提出了一种新的方法来监测海洋垃圾，即通过分析卫星图像来检测海面上的漂浮垃圾。研究团队使用了Copernicus Sentinel-2卫星的多光谱影像数据，并开发了一个探测器，利用特定的光谱指数来识别具有塑料类光谱特征的像素。通过对300,000张地中海卫星图像的分析，研究团队能够追踪海洋垃圾的分布和趋势，尽管存在技术限制，但结果足以映射热点区域并捕捉垃圾分布的时间变化。这种方法为海洋垃圾的全球监测提供了一种前所未有的视角，并证明了其在研究和管理海洋垃圾方面的潜力。

研究结果

这项研究成功验证了从太空监测海洋垃圾的概念。利用Sentinel-2卫星图像，研究团队在地中海地区检测到14,374个垃圾条带，覆盖约94.5平方公里海面。结果显示，垃圾条带密度（LWD）与海岸距离呈指数级下降，表明陆地垃圾输入是主要来源。LWD的季节性和年际变化与极端降雨事件紧密相关，尤其在秋季和春季达到峰值。此外，研究还发现，现有的海洋垃圾监测工具倾向于在受垃圾影响最小的区域部署，这可能影响了监测效果。研究结果强调了开发新型传感器的必要性，这种传感器能够降低检测阈值，提高对海洋垃圾的监测能力，对于海洋垃圾研究和管理具有重要意义。

来源：Nature