Każdego lata w zachodnim dorzeczu jeziora Erie rozkwitają zbiorowiska glonów. Naukowcy szukają nowych NASA technologii umożliwiającej lepsze śledzenie ich z kosmosu.
Zakwity glonów w jeziorze Erie stwarzają poważne ryzyko ekologiczne i zdrowotne. Zdjęcia satelitarne z Landsata 9 i nadchodzącego satelity PACE dostarczają kluczowych danych, pomagając badaczom analizować czynniki środowiskowe i dynamikę składników odżywczych wpływających na te zakwity.
Wczesny początek zakwitów glonów na jeziorze Erie
Zakwity glonów stały się częstym zjawiskiem na jeziorze Erie, zarówno latem nad jeziorem, jak i latem skakanie po wyspach, rejsy widokoweI kolejki górskie. W 2024 r. w zachodnim dorzeczu jeziora zaczął tworzyć się zakwit sinic 24 czerwca— najwcześniejszy, po którym zidentyfikowano zakwit NIEAA odkąd agencja zaczęła je śledzić w 2002 r. Nadal była obecna na początku września. Sezon kwitnienia może trwać do październikaktórego czas trwania zależy od częstotliwość zdarzeń wiatrowych które jesienią mieszają wody jezior.
Monitoring satelitarny rozszerzającego się zasięgu glonów
Kiedy 13 sierpnia OLI-2 (Operational Land Imager-2) na satelicie Landsat 9 zarejestrował to zdjęcie, kwiat pokryty około 320 mil kwadratowych (830 kilometrów kwadratowych). Od tego dnia, kiedy to ostatni raz satelity Landsat widziały wyraźnie tę część jeziora, powierzchnia zakwitu wzrosła ponad dwukrotnie, osiągając prawdopodobnie największy w sezonie obszar 660 mil kwadratowych (1700 kilometrów kwadratowych) 22 sierpnia.
Toksyczność i wpływ na środowisko
Zakwity fitoplanktonu niosą ze sobą konsekwencje dla ekosystemu jezior, zdrowia ludzi, lokalnej gospodarki, a nawet wodociągi miejskie. Organizm dominujący w tym rozkwicie, a Mikrocystis sinicewytwarza toksynę mikrocystynaktóre mogą powodować uszkodzenie wątroby, drętwienie, zawroty głowy i wymioty. Laboratorium Badań nad Środowiskiem Wielkich Jezior NOAA zmierzone toksyny w stężeniach powyżej limit rekreacyjny w tygodniu rozpoczynającym się 12 sierpnia. Agencja zauważyła, że w szumowinach mogą gromadzić się toksyny, zalecając, aby ludzie i ich zwierzęta trzymali się z dala od wody w pobliżu szumowin.
Prognozowanie i czynniki wpływające na zakwity glonów
NOAA i jej partnerzy naukowi prognozowane umiarkowany do umiarkowanego szkodliwy zakwit glonów (HAB) w zachodniej części jeziora Erie tego lata. Zakwity klasyfikuje się na podstawie ich biomasy, a zakwity o umiarkowanej intensywności powodują powstawanie zauważalnych obszarów piany. Agencja zauważyła jednak, że wielkość zakwitu niekoniecznie koreluje z jego toksycznością.
„Dopływ składników odżywczych z rzeki Maumee jest dominującym czynnikiem wpływającym na zmienność HAB z roku na rok” – powiedział Brice Grunert, profesor na wydziale Nauki biologiczne, geologiczne i środowiskowe na Uniwersytecie Stanowym w Cleveland. Inne czynniki, takie jak temperatura, mieszanie słupa wody i ruch wody również wpływają na zasięg i czas trwania zakwitów – dodał. Opady mogą zwiększyć ładunek składników odżywczych, takich jak azot i fosfor, w spływach do jeziora, a cieplejsza, bardziej rozwarstwiona woda może wzmocnić zakwity. Według danych, zakwit w 2024 r. nastąpił po okresie rekordowych kwietniowych opadów i intensywnej fali upałów doniesienia prasowe.
Usprawnianie badań dzięki zaawansowanej technologii satelitarnej
Zdjęcia satelitarne odgrywa ważną rolę, pomagając naukowcom zrozumieć niuanse zakwitów fitoplanktonu, co z kolei może pomóc osobom odpowiedzialnym za monitorowanie i prognozowanie wydarzeń. Grunert pracował w zachodnim basenie jeziora Erie przez ostatnie trzy lata, aby lepiej zrozumieć cykle fosforu w jeziorze. Jego zespół bada, w jaki sposób zdjęcia satelitarne w połączeniu z danymi z pobierania próbek osadów i znacznikami chemicznymi odnoszą się do ilości fosforu wytwarzającego glony w słupie wody.
On i inni naukowcy badający ekosystemy wodne wkrótce będą mieli do dyspozycji nowe narzędzie w postaci OCI (Ocean Color Instrument) znajdującego się na pokładzie satelity NASA PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem). Instrument ten mierzy zbiorniki wodne w setkach długości fal w spektrum światła ultrafioletowego, widzialnego i bliskiej podczerwieni. Po pełnej kalibracji dane umożliwią naukowcom śledzenie rozmieszczenia fitoplanktonu i – po raz pierwszy z kosmosu – określenie, które zbiorowiska tych organizmów występują codziennie w skali globalnej.
Przyszłość monitorowania fitoplanktonu za pomocą PACE
Pomimo obecności słowa „ocean” w tytule misji, PACE otwiera także nowe kierunki badań w dziedzinie wód słodkich. „Istnieje wiele interesujących pytań, na które można odpowiedzieć za pomocą zdjęć PACE Wielkich Jezior” – powiedział Grunert. Na przykład dane hiperspektralne będą w stanie ujawnić pigmenty fitoplanktonu, które wcześniej można było oszacować jedynie na podstawie ograniczonej liczby pasm widmowych, powiedział. Oczekuje się, że bardziej szczegółowa perspektywa zakwitów w przestrzeni i czasie pomoże naukowcom rozszyfrować, w jaki sposób rozwijają się HAB w jeziorze Erie i dlaczego zakwity sinic w jeziorze Superior są tak powszechne. zaczyna występować. „To otwiera zupełnie nowy poziom informacji, które można wykorzystać do opisania unikalnych i zmieniających się ekosystemów oraz biogeochemii w Wielkich Jeziorach” – powiedział.
Grunert pracuje obecnie nad projektem zespołu badawczego PACE Validation Science Team, biorąc pomiary terenowe równolegle z obserwacjami gromadzonymi przez OCI PACE. Należą do nich kolor powierzchni wody i właściwości optyczne fitoplanktonu, osadów i innych substancji w słupie wody.
Zdjęcie z Obserwatorium Ziemi NASA, wykonane przez Wanmei Lianga, wykorzystujące dane Landsat z US Geological Survey.
