Technologia laserowa pozwala naukowcom zajrzeć w głąb oceanu

Naukowcy przenieśli koncepcję teledetekcji na zupełnie nowy poziom, wykorzystując lidar do wglądu w głębiny oceanu. Nowa technika umożliwia ekspertom badanie składu glonów i oceanów znacznie głebiej w morzu, niż było to możliwe przy użyciu czujników satelitarnych.

Współautor badania Barney Balch jest starszym naukowcem w Bigelow Laboratory for Ocean Sciences.

„Tradycyjne metody teledetekcji satelitarnej mogą gromadzić szeroki zakres informacji na temat górnych warstw oceanu, ale satelity zazwyczaj nie „widzą” głębiej niż 5 lub 10 metrów w głąb morza” - powiedział Balch. „Wykorzystanie narzędzia, które pozwala nam spojrzeć znacznie głębiej w ocean, jest jak posiadanie nowej pary oczu”.

Lidar wykrywa i mierzy odległość do odblaskowych cząstek, takich jak algi w oceanie, oświetlając je światłem lasera. Podczas ekspedycji badawczej w 2018 roku naczelny autor badań, Brian Collister, przetestował zdolność pokładowego systemu lidar do wykrywania glonów i innych cząstek w głębinach oceanu.

„Podejście lidarowe może wypełnić kilka ważnych luk w naszej zdolności do mierzenia przyrody oceanu z kosmosu” - powiedział Collister, który jest doktorantem na Uniwersytecie Old Dominion. „Ta technika rzuci nowe światło na rozmieszczenie flory i fauny w górnych oceanach i pozwoli nam lepiej zrozumieć ich rolę w klimacie Ziemi”.

Zespół badawczy Balcha badał Zatokę Maine przez ponad dwie dekady. Doświadczenie naukowców w znajdowaniu i identyfikowaniu glonów w tym ekosystemie dostarczyło kluczowej wiedzy do przetestowania systemu lidarowego na tym obszarze.

Zespół użył lidaru do wykrycia i pomiaru cząstek mineralnego węglanu wapnia oraz zebrania informacji o rozkwicie kokolithoforów. Te algi otaczają się płytkami z węglanu wapnia, które są białe i silnie odblaskowe. Ten szczególny rozkwit kokolitoforu okazał się największy w tym regionie od 30 lat.

„Ten rejs był dla nas idealną okazją do wypróbowania systemu lidar z możliwością próbkowania wody i dokładnego poznania, jakie gatunki się w nim znajdują” - powiedział Balch. „Lidar był używany w oceanie od dziesięcioleci, ale wykonano niewiele badań wewnątrz potwierdzonego zakwitu kokolitoforu, który głęboko zmienia sposób, w jaki światło zachowuje się w środowisku”.

Znajdujące się w oceanach na całym świecie coccolithophores mają duży wpływ na cykle biogeochemiczne, które kształtują planetę, a badanie alg jest kluczem do zrozumienia globalnej dynamiki oceanów.

Nowe badania sugerują, że lidar umożliwi zdalne oszacowanie populacji coccolithophore, co może zaoszczędzić dużo czasu i pieniędzy, które są zwykle niezbędne do badań terenowych.

„To wielka sprawa, że ​​uczymy się rzetelnie identyfikować cząsteczki w oceanie z systemu lidarowego umieszczonego nad wodą” - powiedział współautor badania, Richard Zimmerman. „To znaczący postęp, który może zrewolucjonizować naszą zdolność do charakteryzowania i modelowania ekosystemów morskich”.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Applied Optics.