Der Coastal Zone Color Scanner (oder CZCS ) war ein Mehrkanal-Scan- Radiometer, das an Bord des künstlichen Satelliten Nimbus 7 installiert war . Nimbus 7 wurde gestartet24. Oktober 1978und CZCS wurde am in Betrieb genommen 2. November 1978. Es war für ein Jahr ausgelegt (als Proof of Concept), blieb aber bis dahin in Betrieb22. Juni 1986. Der Betrieb an Bord des Nimbus 7 wurde mit dem Mikrowellenradiometer abgewechselt, da sie die gleiche Energie teilten.
CZCS hat die reflektierte Sonnenenergie in sechs Kanälen mit einer Auflösung von 800 Metern gemessen . Diese Daten wurden verwendet, um die Konzentration von Chlorophyll im Wasser, die Verteilung von Sedimenten , den Salzgehalt und die Temperatur von Küstengewässern und Meeresströmungen abzubilden. CZCS ist der Pionier der Ozeansatelliten mit Farbsensoren und die Grundlage internationaler Bemühungen, die Rolle der Ozeane im Kohlenstoffkreislauf zu verstehen.
Das wichtigste Produkt des CZCS ist seine Sammlung farbenfroher Bilder der Ozeane. Die "Farbe" der Ozeane in CZCS-Bildern repräsentiert die Konzentrationen von Substanzen im Wasser, insbesondere Phytoplankton (photosynthetisch mikroskopisch schwimmende Organismen) sowie anorganischen Partikeln. Da der Ozeanfarbgradient mit dem Vorhandensein von Phytoplankton und Partikeln zusammenhängt, kann er zur Berechnung der Materiekonzentrationen und des Niveaus der biologischen Aktivität in Oberflächengewässern verwendet werden. Von der Phytoplanktonkonzentration ändert sich die Farbe der Ozeane von blau nach grün (es ist wichtig zu beachten, dass CZCS-Bilder falsch gefärbt sind, so dass hohe Phytoplanktonwerte rot oder orange erscheinen) Ozeanfarben, die aus der Satellitenbeobachtung abgeleitet wurden, bieten eine globale Beobachtung des Lebens in den Ozeanen, da Phytoplankton die Grundlage für die überwiegende Mehrheit der Ozeane darstellt die ozeanische Nahrungskette . Durch die Aufnahme der Bilder über einen Zeitraum von mehreren Jahren konnten die Wissenschaftler auch besser verstehen, wie sich die durch Phytoplankton gebildete Biomasse im Laufe der Zeit verändert hat. Zum Beispiel konnte das Auftreten von roten Gezeiten beobachtet werden. Ozeanfarbmessungen sind auch deshalb von Interesse, weil Phytoplankton während der Photosynthese Kohlendioxid aus dem Meerwasser entfernt und somit einen wichtigen Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufs bildet.
Die Rohdaten vom Scanner wurden mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 800 kbit / s zur Bodenstation übertragen, wo sie auf Magnetband aufgezeichnet wurden . Die Bänder wurden dann an die Bildverarbeitungsabteilung im Goddard Space Flight Center gesendet . Die verarbeiteten Daten werden bei Goddard archiviert und stehen allen Wissenschaftlern zur Verfügung. Die Daten wurden auf 38.000 Magnetbändern gespeichert und anschließend auf eine optische Platte übertragen . Diese Datenbank war eine der ersten, die einen visuellen Überblick bot ("Durchsuchen"). Später folgte diesem Modell das Erdbeobachtungssystem .
Der SeaWiFS (Sea Viewing Wide Field-of-View Sensor ) ist der Folgesensor zum CZCS. Es wurde 1997 auf den Markt gebracht. Das MODIS / Aqua-Instrument liefert derzeit Ozeanfarbdaten.
Das CZCS-Instrument wurde von Ball Aerospace & Technologies Corp. hergestellt. .
Das CZCS-Instrument wurde von Ball Aerospace & Technologies hergestellt
Die reflektierte Sonnenenergie wird über sechs Kanäle gemessen, um die durch Absorption aufgrund von Chlorophyll, Sediment und Gelbstoffe ( Färbung von in Wasser gelösten organischen Stoffen ) in Küstengewässern verursachte Farbe zu erfassen . Das CZCS verwendet einen Planspiegel, der sich in einem Winkel von 45 Grad zur optischen Achse eines Cassegrain-Teleskops dreht . Der Spiegel scannt 360 Grad, aber nur 80 Grad nadirzentrierter Daten werden für Ozeanfarbmessungen erfasst. Das Instrument untersucht den Weltraum und die Kalibrierungsquellen im weiteren Verlauf der Analyse. Die einfallende Strahlung wird vom Teleskop gesammelt und durch einen dichroitischen Strahlteiler in zwei Ströme aufgeteilt .
Ein Strom wird zu einem Feldstopp übertragen, der auch die Einlassöffnung eines kleinen Polychromators (en) war . In den Polychromator eingedrungene Strahlung wird getrennt und in fünf Wellenlängen auf fünf Siliziumdetektoren in der Brennebene des Polychromators neu abgebildet. Der andere Strom wird zu einem Quecksilber-Cadmium-Tellurid- Detektor geleitet, der im thermischen Bereich (10,5-12,5 Mikrometer) gekühlt wird. Ein Strahlungskühlkörper wird verwendet, um den thermischen Detektor zu kühlen . Um Sonnenblendung zu vermeiden, wird der Scannerspiegel um die Sensorneigungsachse gekippt, sodass die Sichtlinie des Sensors in Schritten von 2 Grad bis zu 20 Grad vom Nadir entfernt ist.
Die Spektralbänder von 0,443 und 0,670 Mikron sind auf den stärksten Absorptionsbanden von Chlorophyll zentriert, während das Band von 0,550 Mikron auf dem "Gelenkpunkt", der minimalen Absorptionswellenlänge, zentriert ist. Es wurde gezeigt, dass die in diesen Kanälen gemessenen Verhältnisse der Energien eng mit den Oberflächenchlorophyllkonzentrationen übereinstimmen. Scannen Radiometer Daten verarbeitet wird , mit Algorithmen aus experimentellen Felddaten entwickelt, zu produzieren Chlorophyll Absorptions Karten. Die Temperaturen von Küstengewässern und Meeresströmungen werden in einem Spektralband gemessen, das bei 11,5 Mikrometern zentriert ist. Beobachtungen werden auch in zwei anderen Spektralbändern gemacht, dh 0,520 Mikrometer für die Chlorophyllkorrelation und 0,750 Mikrometer für die Oberflächenvegetation. Die Sweep-Breite beträgt 1556 km, zentriert auf dem Nadir, und die Bodenauflösung beträgt 0,825 km am Nadir.