A proliferação de algas nocivas pode causar grandes problemas em áreas costeiras e lagos nos Estados Unidos. Quando organismos aquáticos contendo toxinas se multiplicam e formam uma flor, pode adoecer pessoas e animais de estimação, contaminar a água potável, e fechamentos forçados em locais de navegação e natação.

Com recursos limitados para monitorar essas florações muitas vezes imprevisíveis, os gestores de água estão se voltando para novas tecnologias da NASA e seus parceiros para detectar e acompanhar os perigos potenciais. Isso é particularmente crítico em lagos e reservatórios que as pessoas usam para recreação e abastecimento de água.

Um novo aplicativo para dispositivos móveis Android, da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) e agora disponível no Google play, alertará as autoridades e membros do público quando uma proliferação de algas prejudicial pode estar se formando, dependendo de mudanças específicas na cor da água observadas por satélites. O aplicativo é um produto da Rede de Avaliação de Cianobactérias, ou CyAN.

"O interesse é usar o sensoriamento remoto como uma visão no céu, sistema de alerta precoce para obter uma imagem de cianobactérias prejudiciais em lagos interiores dos EUA, "disse Jeremy Werdell, o líder do Goddard Space Flight Center da NASA para a CyAN, que também inclui o EPA, o U.S. Geological Survey (USGS) e a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

"Os recursos são limitados, e não é possível que todos no local monitorem todos os corpos d'água interiores o tempo todo, "disse ele." Os satélites estão fornecendo uma ferramenta para ajudar a informar como e quando gastar recursos para ir e coletar amostras de água. "

A NASA vem estudando a qualidade da água do espaço há décadas, começando em 1978 com o instrumento Coastal Zone Color Scanner que usava a cor do oceano para estudar as populações de fitoplâncton. Com instrumentos posteriores, como o espectrorradiômetro de imagem de resolução moderada nos satélites Terra e Aqua da NASA, a resolução foi boa o suficiente para distinguir lagos e reservatórios interiores maiores, e os cientistas começaram a usar os dados para detectar as assinaturas de cianobactérias em água doce.

As cianobactérias ocorrem naturalmente em muitos corpos d'água, dos Grandes Lagos a pequenos lagos de vizinhança. Em pequenos números, essas algas não são um problema. Mas sob as condições certas - água quente, luz solar, além de nutrientes que muitas vezes saem dos campos agrícolas - as cianobactérias podem se multiplicar e formar florações potencialmente tóxicas.

Mesmo que as algas individuais sejam microscópicas, as flores podem ser vistas do espaço. Em grande número, florações de cianobactérias podem aparecer como grandes faixas verdes e manchas devido ao seu pigmento fotossintético principal. Sua presença também pode ser detectada usando fluorescência, que a proliferação de algas emite em resposta à exposição à luz solar. Usando as características únicas do bloom, instrumentos nos satélites NASA / USGS Landsat, os satélites Copernicus Senteinel-2 e Copernicus Sentinel-3 da Agência Espacial Europeia, bem como vários outros, são capazes de identificar a presença de algas.

Com programas de computador desenvolvidos para processar essas observações de satélite do Sentinel-3, Os supercomputadores da NASA produzem relatórios semanais sobre a cor - e outras informações de qualidade da água - de mais de 2, 000 lagos nos Estados Unidos como parte do projeto CyAN, disse Bridget Seegers, um cientista pesquisador em Goddard em Greenbelt, Maryland.

Os usuários do novo aplicativo CyAN serão capazes de marcar um lago específico com um alfinete - que aparecerá como verde se o lago parecer livre de flores, amarelo se as algas estiverem presentes, mas abaixo de um certo limite de preocupação, ou vermelho, indicando que uma flor provavelmente está presente. Ele foi projetado não apenas para gerentes de qualidade da água, Seegers disse, mas para as pessoas colocando uma canoa em seus carros e debatendo para onde ir, ou um outfitter direcionando as pessoas ao melhor lago para a canoagem.

CyAN começou em 2015, e trabalhou com agências estaduais e locais para identificar flores potencialmente prejudiciais, disse Blake Schaeffer, um ecologista de pesquisa da EPA e líder dessa agência para o programa.

Os gerentes de qualidade da água com as regiões da EPA e o Office of Water se uniram à CyAN para testar e avaliar o aplicativo e os dados de satélite, ele disse, além disso, grupos de cientistas cidadãos, grupos tribais e o público também mostraram interesse nos dados.

"Estamos colocando o poder das informações de satélite diretamente nas mãos das pessoas, "Schaeffer disse." Eles não precisam minerar dados; eles podem optar por receber os dados por push ".

O programa tem limitações, Contudo. Os satélites não podem ver através das nuvens, e por causa da resolução do Sentinel-3A, os lagos precisariam ter um pouco mais de meia milha (900 metros) de largura para serem rastreados com dados da mais alta qualidade.

Para observar lagos e reservatórios ainda menores, Schaeffer e outros estão recorrendo ao Landsat. Por causa de problemas com nuvens (e uma revisita menos frequente), Satélites Landsat, os cientistas obtêm cerca de uma medição clara de um determinado local a cada mês. Mas com a maior resolução espacial do Landsat, eles podem rastrear informações sobre a qualidade da água de mais de 60% dos lagos e reservatórios dos EUA, ou mais de 170, 000 corpos d'água.

Landsat e Sentinel-3 são complementares; O Landsat tem maior resolução espacial, enquanto o Sentinel-3 coleta dados em locais individuais com mais frequência e detecta comprimentos de onda mais apropriados para cianobactérias. Além disso, Os satélites Landsat têm sensores térmicos que podem ser usados ​​para monitorar a temperatura da superfície dos lagos, o que é útil, uma vez que as temperaturas mais quentes promovem o crescimento da floração. Schaeffer está investigando como adicionar esse fator adicional ao programa de monitoramento.

Em última análise, o objetivo é criar um sistema de monitoramento da qualidade da água que aproveite os dados de muitas fontes — Sentinel-2, Landsat, e outros satélites, bem como informações coletadas sobre a água, disse Nima Pahlevan, pesquisador da Goddard e membro da equipe científica do Landsat.

Ele e sua equipe estão trabalhando para descobrir como usar da melhor forma os dados do Landsat e do Sentinel para identificar lagos, rios, reservatórios e outros corpos d'água com presença excessiva de algas. A missão Landsat está em operação desde o final dos anos 1970, assim, os pesquisadores e gestores de água podem rastrear a história de um determinado lago para determinar se cada lago - ou potencialmente até mesmo um pixel individual dentro de uma imagem de um lago - mudou, e se indica uma flor.

"Esperamos que, com essas imagens, produzidos em tempo quase real - dentro de apenas 3 a 4 horas - podemos construir um sistema para emitir avisos que são específicos para cada lago ou reservatório, "Pahlevan disse.

Um desafio que o grupo está enfrentando é que não há muitas medições de água sendo feitas nos diferentes lagos para comparar, e verificar, o que o satélite está relatando. Com o apoio do Landsat Project Science Office, Pahlevan e colaboradores colocaram três instrumentos em Green Bay, Wisconsin, Lago Okeechobee, Flórida, e Grizzly Bay, Califórnia, para fazer medições da água para comparação com o Landsat e outras medições de satélite.

Com esses dados de campo, e trabalhar neste verão, que inclui rastrear um punhado de lagos usando Landsat e Sentinel-2, Pahlevan espera desenvolver o programa e expandi-lo para um sistema operacional com mais locais até o verão de 2020.

Para pessoas como Donalea Dinsmore, que trabalha para o Departamento de Recursos Naturais de Wisconsin (DNR), mais ferramentas de monitoramento por satélite seriam um acréscimo bem-vindo ao conjunto de métodos que o estado usa para controlar onde ocorrem proliferações de algas prejudiciais. Cada verão, o departamento recebe perguntas sobre se a sujeira verde flutuando nos lagos é prejudicial, ou relatos de cães que adoeceram depois de nadar ou beber em um lago, ela disse. O DNR de Wisconsin tem uma equipe que monitora muitos dos milhares de lagos do estado, mas eles não podem chegar a todos os lugares.

"Com 15, 000 lagos, você pode visitar todos eles? E dependendo de quando você visita, você pode perder uma flor, "Dinsmore disse." Pode ser um programa de monitoramento realmente complicado e caro se você ficar às cegas.