有害藻類會危及公眾健康以及沿海生態系統和經濟。衛星成像技術的進步為我們提供了觀察海洋生物的新方法。2020 年，佛羅里達州西海岸發生了一系列大規模藻類孳生（水華），到藻類孳生結束時，坦帕灣附近約有2000 噸海洋生物死亡。

人類付出的代價也是慘重的，包括薩拉索塔縣和皮內拉斯縣的哮喘病例增加了兩位數，從旅遊業到漁業等經濟部門估計損失約10 億美元。

幾十年來，地球軌道衛星一直被用來從太空中探測水華，這樣就能比直接在水中取樣更頻繁地觀測到更廣闊的區域。最常見的觀測技術是依靠可見光譜來測量海洋顏色。然而，這種方法大多局限于晴空條件。

南加州美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的科學家們最近在《地球物理研究快報》上發表的一項研究表明，一種名為TROPOMI（TROPOspheric Monitoring Instrument）的天基儀器如何能夠透過薄薄的雲層，發現有關造成2020年水華的微小藻類Karenia brevis（或K. brevis）的有力線索。

TROPOMI增強了”觀察”和測量細波長光的能力，有可能幫助聯邦機構和當地社區更好地預測和管理有害藻類的爆發。(TROPOMI搭載在2017年發射的歐洲哨兵5P航天器上）。

科學家們考察了西佛羅里達大陸架，這是一片從潘漢德爾（Panhandle）到礁群（Keys）的大陸地殼。K. brevis起源於墨西哥灣的其他地區，在強風和洋流的作用下被帶向海岸線。最近的研究表明，佛羅里達州西部和許多沿海社區一樣，可能越來越容易受到藻類爆發的影響，因為在徑流、化肥和氣候變化的推動下，這些藻類在營養豐富、溫暖的環境中蓬勃生長。

監測系統和K. brevis 的危害

許多州和沿海地區（包括墨西哥灣和五大湖）都有監測和預報有害水華的系統。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA) 與學術界、州、部落和地方合作夥伴合作，在水華髮生的季節制定並發布有害水華預報（類似於天氣預報）。

K. brevis 事件尤其令人擔憂，因為這種藻類會產生一種強烈的神經毒素，濃度過高會導致大量魚類死亡，並毒害海龜、海牛和鳥類等海洋生物。毒素還可被人吸入，導致呼吸道疾病，並可在貝類中積聚，導致食用者腸胃疾病。

衛星檢測機制

當藻類通過光合作用覓食和生長時，K. brevis 會發出微弱的紅光，這种红光被稱為太陽誘導熒光（red SIF），一些衛星儀器（包括TROPOMI）可以檢測到這种红光，而TROPOMI 實際上是用來測量空氣污染的。

通過篩選2018 年至2020 年期間沿佛羅里達州西部海岸獲取的TROPOMI 數據，研究小組發現，該儀器收集到的藻類發出的熒光信息是以往依靠海洋顏色觀測方法的兩倍。TROPOMI的先進成像能力–包括測量從紫外線到短波紅外線的四台光譜儀–使其能夠穿透薄薄的雲層，更頻繁地獲取海洋表面的測量數據。

天基優勢

科學家們說，他們的研究結果表明，TROPOMI本身或與其他地球觀測工具（如NASA在Aqua和Terra衛星上長期使用的MODIS（中分辨率成像分光儀）協同使用都很有價值。MODIS 可測量海洋顏色，目前佛羅里達州和其他地方的環境管理者正利用它來探測晴天的藻類。

計劃於2024 年初發射的另一個海洋顏色儀器將以前所未有的方式觀察世界海洋生態系統。NASA的PACE，即浮游生物、氣溶膠、雲層和海洋生態系統任務，將研究浮游植物和其他海洋生物、大氣氣溶膠和雲層，其波長比以前的傳感器要多得多。這些觀測數據將有助於預測有害藻類的出現，以及漁業的繁榮-蕭條週期和其他影響商業及休閒產業的因素。”

近20年來，海洋顏色傳感器一直是衛星監測有害水華的基礎。TROPOMI紅色SIF的這一應用展示了衛星技術的結合如何能夠在晴空條件之外加強預警系統。

通過衛星進行預警已被證明具有現實好處。美國國家航空航天局（NASA）最近資助的一項案例研究發現，對猶他湖中藍藻的早期檢測大大節省了醫療費用、工時損失和其他經濟損失。提前幾天發出預警可以加快地面行動，包括發出公共警報，甚至關閉海灘。