El científico investigador principal Barney Balch recopila datos de óptica oceánica durante un crucero de investigación en el Golfo de Maine. Balch es parte de un equipo de investigadores que ha establecido un nuevo enfoque para detectar algas y medir propiedades clave del océano utilizando luz. basado en su investigación en el Golfo de Maine y más allá. Crédito:Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas
Los investigadores han avanzado una nueva forma de ver las profundidades del océano, establecer un enfoque para detectar algas y medir propiedades clave utilizando luz. Un artículo publicado en los informes de Applied Optics utilizando una herramienta basada en láser, lidar, para recopilar estas mediciones mucho más profundo de lo que normalmente ha sido posible utilizando satélites.
"Los enfoques tradicionales de teledetección por satélite pueden recopilar una amplia gama de información sobre la capa superior del océano, pero los satélites normalmente no pueden "ver" más profundo que los cinco o 10 metros superiores del mar, "dijo Barney Balch, científico investigador senior del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas y autor del artículo. "Aprovechar una herramienta que nos permite mirar mucho más profundamente en el océano es como tener un nuevo par de ojos".
Lidar utiliza la luz emitida por láseres para obtener información sobre las partículas en el agua de mar, tanto como los animales como los murciélagos y los delfines usan el sonido para ecolocalizar objetivos. Al enviar pulsos de luz y medir el tiempo que tardan los rayos en golpear algo y rebotar, lidar detecta partículas reflectantes como algas en el agua.
El autor principal del estudio, Brian Collister, utilizó un sistema lidar a bordo de un barco para detectar algas y conocer las condiciones más profundas del océano que las que pueden medir los satélites. El equipo de investigación de este crucero de 2018 estuvo compuesto por científicos de la Universidad Old Dominion y del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas.
"El enfoque lidar tiene el potencial de llenar algunos vacíos importantes en nuestra capacidad para medir la biología oceánica desde el espacio, "dijo Collister, un doctorado estudiante de la Universidad Old Dominion. "Esta técnica arrojará nueva luz sobre la distribución de la biología en los océanos superiores, y permitirnos comprender mejor su papel en el clima de la Tierra ".
Brian Collister, estudiante de doctorado en Old Dominion University, tiende a un sistema lidar basado en láser durante un crucero de investigación en las Bahamas. Collister es parte de un equipo de investigadores que ha establecido un nuevo enfoque para detectar algas y medir las propiedades clave del océano utilizando esta herramienta. Crédito:Richard Zimmerman / Old Dominion University
En el Golfo de Maine, el equipo usó lidar para detectar y medir partículas del carbonato de calcio mineral, recopilación de información sobre una floración de cocolitóforos. Estas algas se rodean de placas de carbonato de calcio, que son de color blanco y altamente reflectantes. Las placas dispersan la luz de una manera única, cambiando fundamentalmente la forma en que se orientan las ondas de luz y creando una firma identificable que el sistema lidar puede reconocer.
El equipo de investigación de Balch ha estudiado el Golfo de Maine durante más de dos décadas a través de la Serie de Tiempo del Atlántico Norte del Golfo de Maine. Su experiencia en la búsqueda e identificación de algas en este ecosistema proporcionó información básica clave para probar el sistema lidar en lo que resultó ser la mayor floración de cocolitóforos observada en la región en 30 años.
"Este crucero nos brindó una oportunidad ideal para probar el sistema lidar con la capacidad de tomar muestras del agua y saber exactamente qué especies había en él". ", Dijo Balch." Lidar se ha utilizado en el océano durante décadas, pero pocos, Si alguna, Se han realizado estudios dentro de una floración de cocolitóforo confirmada, lo que cambia profundamente el comportamiento de la luz en el medio ambiente ".
Los cocolitóforos prosperan alrededor del océano global y ejercen un enorme nivel de control sobre los ciclos biogeoquímicos que dan forma al planeta. Estudiarlos es clave para comprender la dinámica oceánica global, pero la investigación de campo siempre es costosa. El equipo estableció que el uso de lidar podría permitir a los investigadores estimar de forma remota las poblaciones de cocolitóforos sin detener el barco para recolectar muestras de agua, lo que aumenta su capacidad para recopilar datos valiosos. así también conservando preciosos fondos de tiempo de envío.
El equipo de investigación también probó este enfoque en entornos oceánicos que incluían las claras profundidades del Mar de los Sargazos y las turbias aguas de la costa de la ciudad de Nueva York. Descubrieron que era eficaz en estos diversos entornos. Los sistemas Lidar pueden sondear el océano hasta tres veces más profundo que las técnicas de detección remota por satélite pasivo que dependen del sol. La investigación adicional puede establecer enfoques que permitan que los satélites tomen mediciones LIDAR, así como.
"Es un gran problema que estemos aprendiendo a identificar de manera confiable las partículas en el océano a partir de un sistema lidar colocado sobre el agua, "dijo Richard Zimmerman, autor del estudio y profesor de la Universidad Old Dominion. "Este es un avance significativo, y podría revolucionar nuestra capacidad para caracterizar y modelar ecosistemas marinos ".
