Gli scienziati ambientali possono dire molto sulla salute dei fiumi, baie, zone umide e altri corsi d'acqua studiando il flusso dei sedimenti sospesi nell'acqua, e dal fango che si forma quando questi sedimenti si depositano sul fondo.

"Il fango non è affascinante, ma il fango è dove tutti i contaminanti si raccolgono e si attaccano, " nota Oliver Fringer, professore di ingegneria civile e ambientale a Stanford.

I sedimenti sospesi possono intrappolare inquinanti tossici e prevenire la formazione di maree rosse che uccidono i pesci, Lui ha spiegato. E misurare e prevedere come i flussi di sedimenti formeranno il fango aiuterà a rivelare come i corsi d'acqua risponderanno all'innalzamento del livello del mare e ai cambiamenti climatici. Ma fino ad ora, lo studio dei flussi di sedimenti, noto anche come misurazione della torbidità, è stato lento, impreciso e laborioso, ostacolare gli sforzi per comprendere meglio la salute dei corsi d'acqua.

Fringer spera di superare le carenze degli attuali metodi di studio sviluppando un drone aereo appositamente strumentato per misurare i flussi di sedimenti nella baia di San Francisco. Misurando 4 piedi di diametro, il drone vola a più di 100 piedi sopra l'acqua. La sua fotocamera è calibrata per rilevare lunghezze d'onda della luce molto specifiche. Alcuni rossi in basso vicino alla banda infrarossa dello spettro corrispondono a sedimenti. Altri colori corrispondono alla clorofilla e ai nutrienti organici che alimentano le alghe. Il drone può rivisitare un luogo tutte le volte che è necessario, scattare foto ad alta risoluzione al ritmo di una al secondo, dipingere un quadro dettagliato della torbidità.

Il drone rappresenterebbe un grande passo avanti rispetto a un modo decisamente low-tech di misurare il flusso di sedimenti che è comune oggi:i ricercatori abbassano nell'acqua un disco di Secchi di quadranti alternati in bianco e nero per osservare a quale profondità diventa troppo torbido per il disco da vedere. Questo può fornire buone informazioni su un punto particolare, ma dice molto poco sulle dinamiche di un'area più ampia. Alcuni scienziati cercano di coprire più aree trascinando sensori sofisticati da barche che si muovono avanti e indietro sull'acqua. Ma le barche non possono operare in aree poco profonde e sono costose da gestire, rendendo difficile misurare le variazioni di torbidità nel tempo. I satelliti vengono utilizzati anche per coprire vaste aree, ma raccolgono dati a risoluzione relativamente bassa e passano un punto solo una volta ogni pochi giorni. In breve, tutti e tre i metodi rendono difficile acquisire dati ad alta risoluzione sufficienti, per periodi sufficientemente lunghi, fornire un modo accurato per valutare come cambiano i venti, le correnti d'acqua e altre forze influenzano la torbidità delle acque della baia. Il drone, Fringer dice, offre una soluzione conveniente, alternativa ad alta risoluzione.

Il nuovo sistema è stato progettato da Joe Adelson, un dottorato di ricerca candidato in ingegneria civile e ambientale, con Fringer che supervisiona il progetto sotto gli auspici del Bob di Stanford e del Laboratorio di meccanica dei fluidi ambientali di Norma Street. Fringer afferma che l'utilizzo del drone per misurare la torbidità della baia di San Francisco è un passo importante per dotare il campo di uno strumento in grado di raccogliere informazioni granulari su altre baie, zone umide e corsi d'acqua. "Qualsiasi grande fiume che scorre attraverso aree popolate, come il Mekong in Vietnam o il Mississippi, ha problemi con sedimenti fangosi e maree rosse alla sua foce, "dice Fringer.

Dare agli scienziati ambientali un modo per raccogliere più dati sulla torbidità li metterà sulla strada dello sviluppo di modelli informatici per aiutarli a prevedere i flussi di sedimenti in diverse parti di un corso d'acqua, un processo complesso quasi quanto fare previsioni meteorologiche localizzate. "Se si guarda allo sviluppo di previsioni meteorologiche su larga scala, le persone hanno utilizzato quantità sempre maggiori di dati dai satelliti per migliorare i modelli, " disse Fringer. "Nessuno lo fa per sedimenti, e il motivo è che non abbiamo ancora avuto quel tipo di dati".