A European Union Initiative supported by the International Ocean-Colour Coordinat-

ing Group and FARO (Fisheries Applications of Remotely-Sensed Ocean Colour), a

GEO Task supported by the Canadian Space Agency.

Handbook of Satellite Remote Sensing ImageInterpretation: Applications for Marine LivingResources Conservation and Management

Edited by:Jesus Morales, Venetia Stuart, Trevor Platt and Shubha Sathyendranath

In conjunction with the EU PRESPO Project for sustainable development of the

artisanal fisheries in the Atlantic area, within the INTERREG IVB Programme (a

Community Initiative to stimulate inter-regional cooperation in the European Union)

This report is based on contributions from (in alphabetical order):

J. Acker, J.J. Agenbag, S. Alvain, R.J.W. Brewin, R. Cajal-Medrano, J. Cannizzaro,

K.L. Carder, J. Dachs, D. Dagorne, H. Demarcq, L. Dufort-Gaurier, L. Escudero,

M-H. Forget, C. Fuentes-Yaco, A. Gonzlez-Silvera, N.J. Hardman-Mountford, M-X. He,

T. Hirata, N. Hoepffner, C. Hu, E. Jurado, T. Kuroyama, Z. Lee, D. Li, X. Li, J. Liu, Z. Liu,

H. Loisel, F. Mlin, R. Milln-Nez, R. Mugo, F.E. Muller-Karger, A. Nihira, C. Paulino,

W.G. Pichel, T. Platt, A.I. Prados, S-I. Saitoh, E. Santamara-del-ngel,

S. Sathyendranath, R. Sim, I. Soto, V. Stuart and F. Yu.

Published by the EU PRESPO Project and the International Ocean-Colour Coordinating Group

PRESPO and IOCCG 2010

Correct citation for this publication:

Morales, J., Stuart, V., Platt, T., Sathyendranath, S. (Eds.) (2010). Handbook of Satellite

Remote Sensing Image Interpretation: Applications for Marine Living Resources

Conservation and Management, EU PRESPO and IOCCG.

Contents

Theme: Air/Water Quality 1

1 Remote-Sensing Case Study of the Chesapeake Bay Region 3

1.1 Background Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 Materials and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 Demonstration Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.4 Training and Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2 Detection of Oil Slicks using MODIS and SAR Imagery 21

2.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.2 Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.3 Training and Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.4 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.5 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.6 Discussion and Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

3 Ocean-Atmosphere Exchanges of Persistent Organic Pollutants on the At-

lantic Ocean 35

3.1 Background Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.2 Satellite Data Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.3 Demonstration Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

3.4 Training and Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

3.5 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4 Impacts of European Atmospheric Air Pollution on Water Nutrients 51

4.1 Background Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.2 Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.3 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.4 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

i

ii Handbook of Satellite Remote Sensing Image Interpretation: Marine Applications

Theme: Phytoplankton and Macroalgae 63

5 Observation of Ocean Colour Beyond Chlorophyll-a 65

5.1 Background Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.2 Materials and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.3 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.4 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

6 Monitoring Phytoplankton Productivity from Satellite 79

6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6.2 Materials and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6.3 Demonstration: Application to global primary

production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

6.4 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

6.5 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

6.6 References and further reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

7 Red Tide Detection in the Eastern Gulf of Mexico Using MODIS Imagery 95

7.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

7.2 Data and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

7.3 Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

7.4 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

7.5 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

7.6 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

7.7 Discussion and Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

7.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

8 Monitoring Green Tides in Chinese Marginal Seas 111

8.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

8.2 Data and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

8.3 Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8.4 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

8.5 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

8.6 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

8.7 Discussion and Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

8.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

9 Detecting Phytoplankton Community Structure from Ocean Colour 125

9.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

9.2 Data and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

9.3 Demonstration Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

9.4 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

CONTENTS iii

9.5 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

9.6 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

9.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

9.8 Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

9.9 References and further reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

Theme: Fisheries and Aquaculture 141

10 Use of Night Satellite Imagery to Monitor the Squid Fishery in Peru 143

10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

10.2 Study Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

10.3 Materials and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

10.4 Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

10.5 Training and Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

10.6 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

10.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

11 Spring Algal Bloom and Haddock Larvae Survival 155

11.1 Background Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

11.2 Materials and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

11.3 Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

11.4 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

11.5 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

11.6 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

11.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

12 Applications to Detect Habitat Preferences of Skipjack Tuna 169

12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

12.2 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

12.3 Data and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

12.4 Demonstration Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

12.5 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

12.6 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

12.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

12.8 Glossary of Technical Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

13 Monitoring Oysters Using Remote Sensing Data and Services 187

13.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

13.2 Materials and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

13.3 Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

13.4 Training and Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

13.5 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

13.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

iv Handbook of Satellite Remote Sensing Image Interpretation: Marine Applications

13.7 Supplemental Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

Theme: Marine Ecosystem Characterization 207

14 Biological Response Associated With a Coastal Upwelling Event 209

14.1 Introduction and Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

14.2 Materials and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

14.3 Training and Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

14.4 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

14.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

15 Comparison of In Situ and Remotely-Sensed Chl-a concentrations 221

15.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

15.2 Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

15.3 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

15.4 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

15.5 Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

15.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238