Date post: | 28-Dec-2015 |
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Coastal Water Quality Remote Sensing
Welcome
Dr. Jeff PayneDeputy Director
NOAA Coastal Services CenterOctober 7, 2003
Coastal Services Center
• Mission: To support the environmental, social, and economic well being of the coast by linking people, information, and technology.
– Bring coastal management, academic/research, and commercial communities together
– Make managers aware of the current technological capabilities
– Make commercial community aware of the needs that exist
Promote the Use of Coastal Observations by:
• Assessing user needs
• Assessing commercial capabilities
• Facilitating use of remote sensing data through demonstration data collection
Introductions
• Name• Organization• Why are you here?
• Establishing new Architectural & Engineering (A&E) “Brooks Act” contract vehicle
• Indefinite delivery / indefinite quantity (ID/IQ)
• Cover all Center geospatial technology needs (remote sensing, GIS, etc.)
• Streamlines contracting process
• Summer, 2004
• Questions:– Dennis Hall
– Steve Raber
CSC A&E Contract Vehicle
Water Quality Work at the Coastal Services Center
Dr. Dave Eslinger
October 7, 2003
Water Quality Work at the Center
Issues– Harmful algal blooms (HABs)
– Eutrophication
– Nonpoint Source Pollution
Activities– Land use effects on water quality
via remote sensing
– Detecting HABs in Gulf of Mexico
– Tools for decision support
– Remotely measuring water quality
Primary productivity modeled from satellite
Water Quality Remote Sensing
• GOAL: A demonstration of operational remote sensing addressing water quality management needs
• Field programs• RFI: What is out there?• This meeting!• Demonstration collections
– Request for Proposals– Up to 5 contracts of ~$20K (pending funding)– Summer, 2004
• Presentation of results: GeoTools’05
New Jersey Project
• Evaluate airborne remote sensing as a practical management tool
– Utility in shallow coastal waters
– Accuracy– Timeliness
• Transition operational program to state agency (New Jersey Department of Environmental Protection)
*Need to coordinate with Bob on his presentation
Why Airborne Remote
Sensing?
Estuarine water quality requires:
– High spatial resolution (<1km)
– Flexible timing• Field coordination• Weather dependent
Instruments
• Airborne Oceanographic Lidar
– Laser fluorosensor
• Passive color– ADAS hyperspectral system– SAS
• SST– Heimann infrared
radiometer
Example area: Delaware Bay
• High spatial variability
• Bloom progression
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5 0 5 10 15 20 25 30 Kilometers
N
EW
S
FluorescenceChlorophyll
19 March, 2002
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5 0 5 10 15 20 25 30 Kilometers
N
EW
S
FluorescenceChlorophyll
23 March, 2002
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5 0 5 10 15 20 25 30 Kilometers
N
EW
S
FluorescenceChlorophyll
5 April, 2002
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5 0 5 10 15 20 25 30 Kilometers
N
EW
S
FluorescenceChlorophyll
11April, 2002
Chl (ug/l)
>80%U70 - 80%U60 - 70%U50 - 60%U45 - 50%U40 - 45%U35 - 40%U30 - 35%U25 - 30%U20 - 25%U15 - 20%U12 - 15%U10 - 12%U9 - 10%U8 - 9%U7 - 8%U6 - 7%U
5 - 6%U4.5 - 5%U4 - 4.5%U3.5 - 4%U3 - 3.5%U2.5 - 3%U2 - 2.5%U1.75 - 2%U1.5 - 1.75%U1.25 - 1.5%U1 - 1.25%U0.75 - 1%U0.5 - 0.75%U0.375 - 0.5%U0.25 - 0.375%U0.125 - 0.25%U0 - 0.125%U
0 2 4 6 8 KilometersN
EW
S
Bathymetry(meters)
Bathymetry (m)
1.5 - 2
1.0 - 1.5
0.5 - 1.0
0 - 0.5
-0.5 - 0
-1 - -0.5
-1.5 - -1
-2 - -1.5
-2.5 - -2
-3 - -2.5
-3.5 - -3
-4 - -3.5
-4.5 - -4
-5 - -4.5
-5.5 - -5
-6 - -5.5
-6.5 - -6
-7 - -6.5
-7.5 - -7
-8 - -7.5
-8.5 - -8
-9 - -8.5
-9.5 - -9
-10 - -9.5
-10.5 - -10
-11 - -10.5
-11.5 - -11
-12 - -11.5
-12.5 - -12
-13 - -12.5
-13.5 - -13
-20 - -13
-30- - -20
< -30
No Data
0 2 4 6 8 KilometersN
EW
S
Seagrasses1999
Seagrass, 1999
Eel Grass
Ruppia
Widgeon Grass
• Bottom reflectance• Seagrasses• Turbidity• CDOM
• Other approaches?• Other sensors?
– Fast
– Simple
– Inexpensive
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Rrs(555)
5 April, 2001
6 0 6 12 18 24 30 Kilometers
N
EW
S
Rrs(555)
>.099#
0.096 - 0.099#
0.093 - 0.096#
0.09 - 0.093#
0.087 - 0.09#
0.084 - 0.087#
0.081 - 0.084#
0.078 - 0.081#
0.075 - 0.078#
0.072 - 0.075#
0.069 - 0.072#
0.066 - 0.069#
0.063 - 0.066#
0.06 - 0.063#
0.057 - 0.06#
0.054 - 0.057#
0.051 - 0.054#
0.048 - 0.051#
0.045 - 0.048#
0.042 - 0.045#
0.039 - 0.042#
0.036 - 0.039#
0.033 - 0.036#
0.03 - 0.033#
0.027 - 0.03#
0.024 - 0.027#
0.021 - 0.024#
0.018 - 0.021#
0.015 - 0.018#
0.012 - 0.015#
0.009 - 0.012#
0.006 - 0.009#
0.003 - 0.006#
0 - 0.003#
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CDOM(relative units)
5 April, 2001
6 0 6 12 18 24 30 Kilometers
N
EW
S
CDOM (rel. fluor.)
> 6.6#
6.4 - 6.6#
6.2 - 6.4#
6 - 6.2#
5.8 - 6#
5.6 - 5.8#
5.4 - 5.6#
5.2 - 5.4#
5 - 5.2#
4.8 - 5#
4.6 - 4.8#
4.4 - 4.6#
4.2 - 4.4#
4 - 4.2#
3.8 - 4#
3.6 - 3.8#
3.4 - 3.6#
3.2 - 3.4#
3 - 3.2#
2.8 - 3#
2.6 - 2.8#
2.4 - 2.6#
2.2 - 2.4#
2 - 2.2#
1.8 - 2#
1.6 - 1.8#
1.4 - 1.6#
1.2 - 1.4#
1 - 1.2#
0.8 - 1#
0.6 - 0.8#
0.4 - 0.6#
0.2 - 0.4#
0 - 0.2#
Current Challenges
Request for Information
• Goal: To determine the state of the art and availability of remote sensing technologies to measure water quality in the coastal zone
– Must be operational
– Must be appropriate for the coastal zone
– Must have quick data turn-around time
Parameters of interest
• Chlorophyll concentration• Turbidity• Temperature• Salinity• Others?
• Data delivery time• Data cost• Data resolution
Issues
Goals of This Meeting
• To bring together coastal managers, academics, and commercial vendors to share their stories (successes, failures and common needs)
• To assess the water quality monitoring needs of the coastal management community– Part of our IOOS effort?
• To solicit input on what should be included in a demonstration of operational water quality remote sensing