在地球的海洋中漂浮著大量的人造垃圾。從塑料吸管到飲料瓶和食品包裝紙，海洋是這個星球上增長最快的垃圾場。一些塑料被磨成小顆粒，最終進(jìn)入食物鏈，而人類在食物鏈的頂端。由于這個原因，以及其他許多原因，歐洲航天局（ESA）正在通過 MARLISAT 項目追蹤遠(yuǎn)洋塑料。這是為識別和追蹤通過世界水道的海洋垃圾而創(chuàng)建的25項努力之一。最終目標(biāo)是幫助各國減少海洋垃圾，特別是塑料垃圾。
上圖：一種稱為 ECCO-2 的洋流計算模型，它顯示了垃圾如何分布在地球的海洋中。
海洋中塑料的存在并不是什么牽強(qiáng)的恐怖故事。這是可驗(yàn)證的事實(shí)，基于顯示海洋中漂浮物的數(shù)據(jù)。在海上工作或度假的人，以及住在海岸線上的人很容易發(fā)現(xiàn)最明顯的垃圾堆積點(diǎn)。 大太平洋垃圾帶（Great Pacific Garbage Patch）可能是最著名的垃圾收集地，但還有其他的。此外，衛(wèi)星正在從太空追蹤這些東西。
根據(jù)歐洲航天局的數(shù)據(jù)，每分鐘有相當(dāng)于一卡車的塑料進(jìn)入海洋。美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）表示，世界上沒有任何地方不受海洋垃圾的影響。水傳播的垃圾非常普遍，它影響著世界上所有的水道和海洋。這是壞消息。好消息是，MARLISAT 和其他項目可以更清晰地看到垃圾及其去向。
通過衛(wèi)星追蹤塑料垃圾
弄清楚海洋垃圾的去向需要在整個海洋系統(tǒng)中有跟蹤能力。海洋中的垃圾會根據(jù)遇到的洋流，走復(fù)雜的路線。研究人員利用印度尼西亞海岸的一組復(fù)雜洋流，測試了可跟蹤的木制浮標(biāo)原型。法國組織 CLS（Collecte Localization Satellites 的簡稱）于 2022 年 5 月下旬開發(fā)并發(fā)布了它們。作為法國航天局 CNES 開發(fā)的項目的一部分，這些浮標(biāo)將在今年夏天剩下的時間里沿著洋流航行。它負(fù)責(zé)監(jiān)督利用衛(wèi)星追蹤帶標(biāo)簽的海洋動物、浮標(biāo)和漁船。主要跟蹤器是 Argos 地理定位系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)執(zhí)行衛(wèi)星導(dǎo)航修復(fù)，并通過衛(wèi)星鏈路將其返回到 CLS。
上圖：部署一個附在塑料垃圾上的木制跟蹤器。
MARLISAT 項目使用來自太空的跟蹤浮標(biāo)和地球觀測圖像，來檢測海洋中塑料和其他垃圾的來源。收集到的數(shù)據(jù)有助于預(yù)測這些東西的運(yùn)動，以及它傾向于積累的位置。由 CLS 開發(fā)的名為 MOBIDRIFT 的海洋漂移模型，有助于預(yù)測海洋垃圾在全球范圍內(nèi)移動時的位置。此外，數(shù)據(jù)和衛(wèi)星圖像被用于正在開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法中，以檢測海灘和海洋熱點(diǎn)沿線的塑料堆積。
上圖：基于 MARLISAT 收集并輸入計算機(jī)模型的數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法示例。
CLS 的高級海洋學(xué)家馬克·盧卡斯（Marc Lucas）表示：“這個項目的優(yōu)勢在于結(jié)合了衛(wèi)星觀測、現(xiàn)場數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬。使用木材做外殼的 Argos 信標(biāo)是一種更可持續(xù)的類型，這也是很棒的。作為科學(xué)家，我們有責(zé)任朝著更可持續(xù)的科學(xué)方法努力?！?/p>
為什么要擔(dān)心海上的塑料垃圾？
海上堆積的大量垃圾不僅不美觀，而且不衛(wèi)生。一些材料，如塑料飲料瓶、吸管和瓶子，會被更大的動物（如鯨魚和鯊魚）誤食。最終，這些動物死時，肚子里裝滿了未消化的塑料，而其他動物則被塑料材料勒死。
海洋中大量的塑料垃圾導(dǎo)致了從海洋到我們餐盤的食物鏈的變化。這條路徑并不難弄清楚。扔到海里的塑料是不能生物降解的。相反，波浪作用把它們撕成碎片。貝類和其他物種會吃掉這些微塑料碎片。這種污染的結(jié)果是，用于制造塑料的化學(xué)物質(zhì)傳遞給食物鏈上的其他動物。最終，人類吃了其中一些動物，我們也被同樣的化學(xué)物質(zhì)污染了。這些可能是有毒的，取決于我們吃了多少，攝入的塑料聚合物類型，以及其他因素。
上圖：這些微塑料是由美國國家海洋和大氣協(xié)會海洋廢棄物計劃，于2011年通過曼塔拖網(wǎng)在四條流入切薩皮克灣的支流中收集的。
跟蹤海洋中的塑料和其他垃圾的 MARLISAT 項目，應(yīng)該會幫助那些專注于清潔海洋和海岸線的國家和公司。解決海洋塑料垃圾問題是一項全球性的努力。除了歐空局，其他太空機(jī)構(gòu)，如美國國家航空航天局，也發(fā)射了以海洋為重點(diǎn)的地球觀測系統(tǒng)。我們的一個重要目標(biāo)是進(jìn)一步了解人類活動如何影響我們的水道和海洋。由于有了天基跟蹤和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，現(xiàn)在做起來更容易了。
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