Con zapatillas blancas, un sombrero de vaquero y un mono, Bernie Fowler entra en el río Patuxent de Maryland cada junio para ver qué tan profundo puede llegar y aún ver la parte superior de sus zapatos. Cuando era joven, podía ver sus pies en el fondo del río mientras se paraba hasta el pecho con los cangrejos azules. Ahora en sus noventa, se aventura en el río para evaluar la claridad del agua. Fowler ha estado recopilando este punto de datos durante los últimos 29 años y contando, llamándolo "profundidad de la zapatilla".

Los científicos realizan mediciones precisas de la claridad del agua a partir de datos satelitales, pero los cálculos pueden ser complejos y difíciles de explicar a personas ajenas a la disciplina de la oceanografía. Ahora la NASA está adoptando la idea de las zapatillas de Fowler para comunicar las mediciones satelitales de la claridad del agua, permitir que las observaciones se compartan fácilmente con el público en general interesado, gobiernos locales o cualquier persona interesada. Los científicos de la NASA llaman a este algoritmo "Profundidad de la zapatilla de Fowler":la profundidad del agua, en metros, en el que una persona ya no puede ver sus zapatos blancos. El estudio fue publicado en la edición de abril de 2017 de la revista The Optical Society. Óptica Express .

El senador jubilado del estado de Maryland, Fowler, ha estado utilizando la "profundidad de las zapatillas" como una forma de comunicar los cambios locales en la claridad del agua a sus vecinos y la comunidad. La claridad del agua es vital porque la luz solar debe poder llegar más allá de la superficie para ayudar a que las plantas submarinas crezcan y mantengan un ecosistema saludable. Alrededor del mundo, Las aguas costeras pueden volverse turbias debido al exceso de partículas minerales en suspensión (por ejemplo, suelo erosionado) o abundancias anormalmente altas de fitoplancton (algas microscópicas). Si bien estos efectos ocurren naturalmente, pueden verse agravados por la actividad humana en una cuenca, como la limpieza de tierras, desarrollo Urbano, y la liberación de aguas residuales poco tratadas. La poca claridad del agua puede afectar drásticamente la salud humana, La cadena de comida, y la industria pesquera.

"Cuando hablas con la gente sobre la química del río con palabras científicas como eutrofización, entra por un oído y sale por el otro, "dijo Fowler." Si te pones unas zapatillas blancas y te metes en el río hasta que no puedas ver tus pies, eso te da una buena comprensión de lo que está sucediendo ". El 11 de junio, 2017, Cazador de aves, Su familia, los amigos y la comunidad se adentrarán en el río Patuxent en Jefferson Patterson Park y tomarán medidas de profundidad de las zapatillas por trigésimo año consecutivo.

Los científicos sentados en un laboratorio de ecología oceánica se centran en la precisión, dijo Lachlan McKinna, oceanógrafo en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y uno de los autores del estudio. "Pero a veces necesitamos mejores formas de comunicarnos con el público en general".

Ben Crooke, un pasante de verano de la NASA de 17 años, ayudó a derivar Fowler's Sneaker Depth como el primer autor del artículo. Crooke pasó parte de su verano analizando los datos y las imágenes satelitales de Fowler para comprender las tendencias locales en la claridad del agua.

Crooke y el equipo analizaron los datos del instrumento a bordo del satélite Aqua, el espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada, o MODIS. El instrumento mide diferentes colores de luz, o longitudes de onda, que se reflejan en la materia suspendida en el agua. Observaron específicamente la cantidad de luz roja reflejada de partículas flotantes y sedimentos que hacen que el agua parezca turbia.

Luego, el equipo desarrolló un modelo matemático para relacionar la cantidad de luz roja reflejada, medido por MODIS, con la profundidad de la zapatilla, medido físicamente por Fowler en el río Patuxent, para los años 2002 a 2016.

El algoritmo resultante proporciona una manera fácil de visualizar y comunicar la claridad del agua al público. También proporciona mediciones de profundidad de zapatillas observadas por satélite para cualquier día del año que no esté obstruido por muchas nubes y para todo el estuario del río Patuxent.

"Observamos cuánta variabilidad había en la profundidad de la zapatilla ese día del año en comparación con cualquier otro día del año, "dijo Crooke, quien se graduó de Sandy Spring Friends School en Ashton-Sandy Spring, Maryland, y planea estudiar ciencias ambientales este otoño en Skidmore College en Nueva York.

Crooke y el equipo observaron cómo la calidad del agua de Patuxent varía con la temporada. Los meses de invierno tuvieron la mayor profundidad de zapatillas de Fowler (es decir, la mejor visibilidad) porque el flujo del río es mínimo, lo que significa menos sedimentos entrantes, y las condiciones ambientales son menos favorables para el crecimiento del fitoplancton. Los meses de finales de la primavera y principios del verano tendían a tener la profundidad más baja de las zapatillas (es decir, la visibilidad más baja) porque hay más fitoplancton y sedimentos presentes.

El estudio también mostró fuentes potenciales que influyen en la claridad del agua del río Patuxent. En años recientes, la gestión mejorada de las cuencas hidrográficas ha reducido los impactos de las actividades de uso de la tierra que pueden contaminar el río, como la limpieza de tierras, tratamiento de aguas residuales, agricultura, y desarrollo urbano. Sin embargo, las floraciones de fitoplancton de verano aún continúan en el estuario del río Patuxent inferior, lo que sugiere que los nutrientes que promueven las floraciones están llegando al río desde la bahía de Chesapeake, una idea que han sugerido estudios anteriores.

Aunque la profundidad de la zapatilla se diseñó principalmente como una herramienta de comunicación para el público, el equipo de la NASA no descarta su uso para la ciencia. El concepto de profundidad de la zapatilla es en realidad similar a la medición de la profundidad del disco de Secchi realizada mensualmente por el Programa de la Bahía de Chesapeake. En oceanografía, los científicos bajan una llanura, disco blanco de un pie de diámetro, llamado disco de Secchi, en el agua con una cuerda y registra la profundidad a la que desaparece de la vista. Estas mediciones son útiles para los científicos marinos que desean saber a qué profundidad está alcanzando la luz para comprender cómo están creciendo el fitoplancton y otra vegetación submarina.

"Fowler's Sneaker Depth vendrá como una métrica para observar las tendencias de claridad del agua a largo plazo para obtener resultados científicamente significativos y comunicarlos al público en general, "dijo Ivona Cetinic, oceanógrafo de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades en NASA Goddard y uno de los autores del estudio. Sin embargo, Cetinic y el equipo aún necesitan hacer algunos refinamientos. Para uno, podrían establecer el límite máximo de la profundidad de la zapatilla como la altura de Fowler, una forma de retener el contexto del número y honrar la dedicación y el trabajo de Fowler en la Bahía de Chesapeake. Segundo, el equipo agradecería más puntos de datos de la comunidad para ayudar a refinar el algoritmo.

"Si tiene un par de zapatillas blancas viejas y se las pone en los pies o una cuerda y toma algunas medidas, que podría ayudarnos a crear un conjunto de datos y ajustar el algoritmo, "dijo McKinna.