導師： Henry Housekeeper 博士，伍茲霍爾海洋研究所

研究生導師： 洛里‧伯伯里安，加州大學洛杉磯分校

埃默里·加迪斯，科爾蓋特大學

煤油點位於加州聖塔芭芭拉海峽內，是世界上最大的碳氫化合物滲漏田之一。該地區的天然碳氫化合物滲漏和石油生產幾十年來一直維持著科學興趣和商業活動。從歷史上看，該地區的土著人民利用天然存在的焦油來製作防水籃，早在現代石油開採開始之前就建立了碳氫化合物自然存在的早期證據。氣態碳氫化合物透過滲透過程從海底釋放，其中相對於靜水壓力的儲層壓力的積累導致氣泡、油泡和液滴上升到表面。這種碳氫化合物滲漏是甲烷 CH4（一種主要溫室氣體）排放到大氣中的重要來源。目前光學遙感海洋中是否存在石油的限制利用了幾何和生物地球化學因素，包括由於表面石油濃度變化而導致的觀測到的陽光閃爍、海面阻尼和風粗糙度的變化。我們利用從 PlanetScope 獲得的高解析度 (3m) 表面反射率觀測資料建構了煤油點滲透場內 2017 年至 2023 年的浮油表面積時間序列。我們最初的方法是基於在 ArcGIS-Pro 中執行的手動註釋。我們評估風速和浮油表面積之間的潛在關係，以支持時間序列的敏感度分析。校正改變浮油表面積的混雜外部因素（例如風速）可以改善浮油表面積的確定，並有助於測試自然滲流率的變化以及石油鑽探等人為活動是否會改變自然油滲流。未來對浮油化學性質的研究以及評估自然滲漏如何影響海洋和大氣環境（例如，地表石油將甲烷釋放到大氣中）可以幫助為優化石油開採地點的科學提供資訊。

雷切爾·埃默里，俄克拉荷馬大學

目前，世界正面臨前所未有的生物多樣性危機，生物多樣性豐富的地區面臨最大的物種滅絕風險。南非西開普省是這些生物多樣性熱點地區之一，擁有世界上最大的獨特海洋生態系統之一，這是由於大囊藻和海藻等形成冠層的海藻的廣泛生長，它們提供了對於促進生物多樣性和生物多樣性至關重要的三維結構。形成樹冠的海帶面臨海洋熱浪以及與氣候變遷和當地水質擾動相關的污染的日益嚴重的威脅。儘管可以使用傳統的實地測量方法來監測這些生態系統，但透過機載和衛星觀測進行的遙感支持改進的空間覆蓋範圍和重採樣率，以及用於追蹤數十年尺度變化的廣泛歷史連續性。被動遙感觀測——例如使用美國宇航局下一代機載可見紅外成像光譜儀（AVIRIS-NG）進行的觀測——提供了海洋環境的高分辨率、高光譜圖像，預計有助於描述群落動態和量化大型藻類的生理變化。主動遙感觀測，例如光探測和測距（LiDAR），在海洋生態系統的應用方面了解較少，但預計將支持被動水生遙感不支持的垂直結構的新穎觀測。在這裡，我們研究了使用NASA 的土地、植被和冰感測器(LVIS) 觀察新興樹冠形成的大型藻類（即Ecklonia，它可以延伸到海洋表面上方一分米以上）的潛力，該感測器具有分米級的垂直解析度。我們使用 AVIRIS-NG 影像的匹配觀測來驗證 LVIS 觀測，以測試 LiDAR 遙感是否可以改善對西開普省等關鍵生物多樣性區域的新興海帶的監測。

布雷登‧利普斯科姆，西維吉尼亞大學

了解海洋生態系統的光學特性對於改善與海洋生產力相關的模型至關重要。將衛星觀測與海洋生產力或地下（例如，海底）光可用性相關的模型在參數化垂直結構和從表面觀測推導柱狀參數方面經常受到不確定性的影響。最準確的模型使用現場站數據，最大限度地減少大氣光學厚度或水柱結構等假設。例如，透過結合從滑翔機和浮標獲得的垂直結構信息，先前已經證明衛星初級生產力模型的準確性得到了提高。我們分析了加州海洋漁業合作調查局 (CalCOFI) 對南加州洋流系統進行例行調查時獲得的光合有效輻射 (PAR) 垂直剖面。我們發現1% 和10% 光可用性的深度與近地表（即前10 m 內）測量的衰減表現出一致的對數線性關係，儘管水柱成分濃度存在垂直變化以及與靈敏度、自發光相關的儀器挑戰。我們的結果表明，透過近地表測量可以比以前理解的更可靠地參數化地下光學特性。

多明尼克‧本特利，賓州州立大學

上升流是由於海洋表層渦流的平流而導致的營養層、溫躍層和等重層的淺灘。這種淺灘效應導致特定水體中藻華生產力的增加。中尺度到形變尺度的渦流環流根據緯度、季節、方向和其他物理因素調節生產力。然而，由於將渦流強度和方向與生產力和海洋生物地球化學聯繫起來的觀測存在局限性，許多控制渦流對海洋微生物環境影響的過程仍然未知。目前，衛星是唯一能夠以高重採樣率實現廣泛空間覆蓋的海洋觀測系統，儘管由於雲障礙（包括可能刺激生產力的風暴）和觀測僅限於近地表而存在局限性。海洋學中持續存在的知識差距源自於解決亞尺度動力學觀測的空間解析度的限制。最近於2022 年12 月啟動的地表水和海洋地形(SWOT) 任務支援對上層海洋環流的觀測，其解析度相對於傳統任務（例如TOPEX/Poseidon、Jason-1、OSTM/Jason-2）有所提高。同時，預計 2024 年 2 月發射浮游生物、氣溶膠、雲、海洋生態系統 (PACE) 衛星，以增進對海洋微生物生態系統動力學的了解。我們將海面高度(SSH) 異常的SWOT 觀測（渦旋渦度的資訊參數）與表面浮游植物生物量和群落組成的PACE 觀測相匹配，將浮游植物生物量和組合結構的分佈與北大西洋的海洋渦流聯繫起來。我們觀察到 SSH 最小值內葉綠素 a (Chla) 濃度較高，顯示與上升流驅動的養分輸入相關的氣旋特徵刺激了浮游植物的生產力。

阿比蓋爾‧海瑟，威斯康辛大學麥迪遜分校

1905 年，科羅拉多河氾濫，形成了後來成為加州最大的湖泊－索爾頓湖。如今，其大部分流入量來自農業徑流，富含化肥和污染物，導致湖泊養分水平升高，助長有害藻華（HAB）事件。日益頻繁的HAB事件導致水質惡化和引入環境毒素，為該地區帶來生態、環境、經濟和健康風險。使用 NASA 的地球表面礦物塵源調查 (EMIT) 成像光譜儀，我們應用了兩種高光譜水生遙感演算法；藍藻指數（CI）和散射線高度（SLH）。這些演算法可檢測並表徵藍藻（一種關鍵的 HAB 類群）的時空變異性。 EMIT 的數據產品最初旨在研究大氣礦物塵埃，它為具有高空間和高光譜分辨率的詳細水生特徵提供了新的機會。為 EMIT 增加水生功能將引入一種新穎且具有成本效益的工具，用於監測和研究 HAB 發生的驅動因素和時間，以增進我們對環境動態的了解。

艾瑪·伊科諾，北卡羅來納州立大學

過去幾十年來，全球平均氣溫穩步上升，清楚地表明氣候變遷的影響不斷升級。 1990 年，安德魯·巴昆 (Andrew Bakun) 假設，海洋和陸地表面溫度的不平等變暖會增加壓力梯度，並導致東部邊界洋流（包括加州洋流系統 (CCS)）內的沿岸上升流速率上升。預計上升流有利風的增加將對 CCS 的生產力產生深遠的影響，其中上升流提供養分注入，維持和促進沿海海洋浮游植物種群。因此，上升流的增加預計會增加上層海洋的濁度，相應地浮游植物濃度也會增加。濁度的歷史觀察結果得到了使用 Secchi Disk（即一種放入水柱中的不透明白色儀器）獲得的觀察結果的支持。對 Secchi 深度（或從 Secchi Disk 反射的光從表面不再可見的深度）的觀察提供了透入透光區的光的量化。先前曾通報1969 年至2007 年歷史觀測中CCS 中部和南部近岸、過渡和離岸水域的塞基盤深度淺灘或變淺。基盤深度。此外，我們評估了塞基盤趨勢的季節性和空間模式，以測試海洋微生物生態的潛在變化。在一些評估的沿海地區發現了長期趨勢的跡象。一般來說，我們的研究結果顯示先前報導的趨勢發生了逆轉。特別是，水體透明度的增加可能與最近的海洋熱浪（MHW）相關，這可能是塞奇盤深度觀測結果最近變化的原因，這說明了 MHW 事件對於改變 CCS 微生物生態系統的重要性。

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