O cientista pesquisador sênior Barney Balch coleta dados ópticos oceânicos durante um cruzeiro de pesquisa no Golfo do Maine. Balch faz parte de uma equipe de pesquisadores que estabeleceu uma nova abordagem para detectar algas e medir as principais propriedades do oceano usando a luz, com base em suas pesquisas no Golfo do Maine e além. Crédito:Bigelow Laboratory for Ocean Sciences
Os pesquisadores desenvolveram uma nova maneira de ver as profundezas do oceano, estabelecer uma abordagem para detectar algas e medir propriedades-chave usando luz. Um artigo publicado em relatórios Applied Optics usando uma ferramenta baseada em laser, lidar, para coletar essas medições muito mais profundamente do que normalmente é possível usando satélites.
"As abordagens tradicionais de sensoriamento remoto por satélite podem coletar uma ampla gama de informações sobre a parte superior do oceano, mas os satélites normalmente não podem "ver" mais fundo do que os cinco ou 10 metros mais altos do mar, "disse Barney Balch, cientista pesquisador sênior do Bigelow Laboratory for Ocean Sciences e autor do artigo. "Aproveitar uma ferramenta que nos permite olhar muito mais fundo no oceano é como ter um novo par de olhos."
Lidar usa a luz emitida por lasers para obter informações sobre as partículas na água do mar, da mesma forma que animais como morcegos e golfinhos usam o som para ecolocalizar os alvos. Ao enviar pulsos de luz e cronometrar quanto tempo leva para os feixes atingirem algo e ricochetearem, lidar detecta partículas reflexivas como algas na água.
O principal autor do estudo, Brian Collister, usou um sistema lidar de bordo para detectar algas e aprender sobre as condições mais profundas do oceano do que os satélites podem medir. A equipe de pesquisa neste cruzeiro de 2018 foi composta por cientistas da Old Dominion University e do Bigelow Laboratory for Ocean Sciences.
"A abordagem lidar tem o potencial de preencher algumas lacunas importantes em nossa capacidade de medir a biologia oceânica a partir do espaço, "disse Collister, um Ph.D. estudante da Old Dominion University. "Esta técnica lançará uma nova luz sobre a distribuição da biologia na parte superior dos oceanos, e nos permitem entender melhor seu papel no clima da Terra. "
Brian Collister, estudante de doutorado na Old Dominion University, atende a um sistema lidar com base em laser durante um cruzeiro de pesquisa nas Bahamas. Collister faz parte de uma equipe de pesquisadores que estabeleceu uma nova abordagem para detectar algas e medir as principais propriedades do oceano usando esta ferramenta. Crédito:Richard Zimmerman / Old Dominion University
No Golfo do Maine, a equipe usou lidar para detectar e medir partículas do carbonato de cálcio mineral, coleta de informações sobre uma proliferação de coccolitóforos. Essas algas se cercam de placas de carbonato de cálcio, que são de cor branca e altamente refletivas. As placas espalham a luz de uma maneira única, mudando fundamentalmente como as ondas de luz são orientadas - e criando uma assinatura identificável que o sistema lidar pode reconhecer.
A equipe de pesquisa de Balch estudou o Golfo do Maine por mais de duas décadas por meio da Série Temporal do Atlântico Norte do Golfo do Maine. Sua experiência em encontrar e identificar algas neste ecossistema forneceu informações básicas para testar o sistema lidar no que acabou sendo a maior proliferação de coccolitóforo observada na região em 30 anos.
"Este cruzeiro nos permitiu uma oportunidade ideal para experimentar o sistema lidar com a capacidade de amostrar a água e saber exatamente quais espécies estavam nela, "Balch disse." Lidar tem sido usado no oceano por décadas, mas poucos, caso existam, estudos foram feitos dentro de uma proliferação confirmada de coccolitóforo, que muda profundamente como a luz se comporta no ambiente. "
Os coccolitóforos prosperam em todo o oceano global e exercem um grande nível de controle sobre os ciclos biogeoquímicos que moldam o planeta. Estudá-los é a chave para compreender a dinâmica global dos oceanos, mas a pesquisa de campo é sempre cara. A equipe estabeleceu que o uso de lidar pode permitir aos pesquisadores estimar remotamente as populações de coccolitóforos sem parar o navio para coletar amostras de água, aumentando sua capacidade de coletar dados valiosos, assim, também conservando fundos preciosos de tempo de navio.
A equipe de pesquisa também testou essa abordagem em ambientes oceânicos que incluíam as profundidades límpidas do Mar dos Sargaços e as águas turvas da costa da cidade de Nova York. Eles descobriram que é eficaz nesses diversos ambientes. Os sistemas Lidar podem sondar o oceano até três vezes mais fundo do que as técnicas passivas de sensoriamento remoto por satélite que dependem do sol. Outras pesquisas podem estabelecer abordagens que permitem que medições lidar sejam feitas por satélites, também.
"É um grande negócio estarmos aprendendo a identificar com segurança as partículas no oceano a partir de um sistema lidar posicionado acima da água, "disse Richard Zimmerman, autor de um estudo e professor da Old Dominion University. "Este é um avanço significativo, e pode revolucionar nossa capacidade de caracterizar e modelar ecossistemas marinhos. "
