Vieni estate, Gli abitanti dello Utah si affolleranno nei laghi e nei bacini idrici dello stato per andare in barca, nuotare e fare un picnic lungo la riva. E ogni settimana, se non tutti i giorni, scienziati come Kate Fickas della Utah State University di Logan utilizzeranno immagini satellitari e altri dati per monitorare i siti ricreativi per verificare la rapida crescita delle alghe in una fioritura, e assicurati che l'acqua sia sicura per le persone e gli animali domestici.

Dal punto di vista dello spazio, satelliti, tra cui la NASA e il Landsat 8 del Geological Survey degli Stati Uniti (USGS), può aiutare gli scienziati a identificare i laghi in cui si è formata una fioritura. È un complicato processo di analisi dei dati, ma uno che i ricercatori stanno automatizzando per aiutare i gestori delle risorse a identificare potenziali problemi.

"Sono cresciuto nuotando nel fiume Willamette in Oregon, e immersioni nei laghi durante l'estate, " ha detto Fickas. "Quindi significa molto per me che sono in grado non solo di aiutare a sviluppare algoritmi per monitorare le fioriture dei cianobatteri, che è di per sé interessante, ma per essere in grado di fare il passo successivo e mantenere il pubblico al sicuro, e consenti loro di ricreare in sicurezza e godersi l'acqua come faccio io."

I fiori sono costituiti da alghe naturali, fitoplancton, e cianobatteri che esplodono numerosi nelle giuste condizioni:temperature calde, molti nutrienti, e acque calme. Molti corpi idrici nello Utah soddisfano queste condizioni, Fickas ha detto, soprattutto con il riscaldamento delle temperature dovuto ai cambiamenti climatici, così come il deflusso ricco di sostanze nutritive dai campi agricoli e da altre fonti.

I satelliti tra cui Landsat 8 e Sentinel-3 dell'ESA (l'Agenzia spaziale europea) possono rilevare quando un lago cambia colore a causa delle stuoie di organismi verdastri, consentendo a scienziati come Fickas di dire ai gestori idrici dove testare per vedere se le acque sono nocive o meno . I due satelliti hanno punti di forza diversi:Sentinel-3 raccoglie più frequentemente dati sui singoli laghi e misura le lunghezze d'onda della luce che sono più indicative del fitoplancton, ma Landsat 8 ha una risoluzione spaziale maggiore, in modo che possa osservare laghi più piccoli e identificare aree problematiche specifiche all'interno di un lago più grande.

Il rilevamento satellitare Landsat di una fioritura del 2017 nel lago Utah ha contribuito a risparmiare circa $ 370, 000 in sanità e relativi costi per il territorio, secondo uno studio del 2020 pubblicato sulla rivista GeoHealth. Il caso di studio si basa su un più ampio progetto multi-agenzia per monitorare le fioriture algali.

Quando Landsat 8 misura una fioritura, rileva la clorofilla-a, un pigmento verde che si trova nel fitoplancton, disse Nima Pahlevan, uno scienziato del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. L'acqua è una cosa difficile da misurare per i satelliti Landsat poiché è scura rispetto agli alberi luminosi e riflettenti, edifici, e altri paesaggi. Ma Landsat 8 è più sensibile dei suoi predecessori, in grado di distinguere tra molte più intensità di luce, essenzialmente rilevando più sfumature di verde.

"Qualsiasi aumento del livello di clorofilla-a rispetto alla norma potrebbe essere allarmante, ed è quello che cerchiamo dai dati satellitari, " Egli ha detto.

Nima e il suo team hanno sviluppato un algoritmo per portare i dati raccolti da Landsat 8 sui laghi, analizzalo, e creare un prodotto che indichi ai gestori dell'acqua o delle attività ricreative locali dove potrebbe essere l'aumento di clorofilla-a. Per arrivare dai dati grezzi al prodotto utilizzabile comporta più passaggi, inclusa la contabilizzazione di particelle e gas atmosferici che potrebbero altrimenti alterare i risultati.

"Non tutti hanno accesso alla potenza di calcolo per poter elaborare le immagini satellitari, o il tempo o la competenza, " Pahlevan ha detto. "Avere questi prodotti prontamente disponibili per la comunità aumenterà significativamente il numero di persone che possono utilizzare i prodotti di dati satellitari".

Questi prodotti di riflettanza acquatica Landsat sono ancora provvisori, ha sottolineato, ma sono appena disponibili dall'USGS, che fornisce gratuitamente tutti i dati Landsat e altri prodotti dati.

Sebbene questo prodotto di dati possa aiutare i responsabili delle decisioni a individuare potenziali aree problematiche per diportisti e nuotatori, altri prodotti dati Landsat misurano cose come aree boschive, aree bruciate, e manto nevoso.

"I prodotti dati convertono le complesse osservazioni fatte dallo strumento nel tipo di informazioni di cui le persone hanno bisogno, " ha detto Jeff Masek della NASA Goddard, scienziato del progetto per il prossimo satellite Landsat 9. "Permettono alle persone che non hanno familiarità con le complessità del telerilevamento di utilizzare i dati".

Terra 9, il cui lancio è previsto per settembre 2021, ha tutti gli attributi di Landsat 8 che gli consentono di quantificare la clorofilla-a, e avrà capacità aggiuntive per distinguere ancora più intensità di luce riflessa dai corpi idrici e da altre superfici. Gli scienziati non vedono l'ora che arrivino anche i satelliti futuri. Landsat Avanti, il satellite che segue Landsat 9, potrebbe avere capacità aggiuntive che gli consentono di rilevare meglio gli organismi specifici che causano fioriture dannose, e non solo la crescita benigna del fitoplancton che non rilascia tossine preoccupanti.

"Stiamo riscontrando più problemi di qualità dell'acqua in tutto il mondo, "Masek ha detto, "motivo per cui siamo così interessati alla capacità di monitorarli".