3. Επιβλαβείς Ανθίσεις Φυκιών

Πώς μπορεί να βοηθήσει τηλεπισκόπηση στην ανίχνευση και παρακολούθηση ανθίσεων φυκιών

Η παρακολούθηση και η πρόβλεψη των ανθίσεων φυκιών στο θαλάσσιο περιβάλλον έχει πάρει ολοένα και μεγαλύτερη σημασία τα τελευταία χρόνια αφού φίνεται και πιο αντιληπτό ως ενδεχόμενη απειλή ενδεχόμενη απειλή. Ειδικά στον τομέα της διαχείρισης των φυσικών πόρων και στον τομέα της δημόσιας υγείας, αξιόπιστα εργαλεία για την ανίχνευση και την παρακολούθηση περιπτώσεων Επιβλαβών Ανθίσεων Φυκιών (HAB) είναι απαραίτητα, έτσι ώστε οι ενέργειες μετριασμού μπορούν να ληφθούν αποτελεσματικά.

Δειγματοληψία νερού από ερευνητικό σκάφος.
Φωτογραφία: U.S. Department of Energy, Office of Science

Οι μετρήσεις που πραγματοποιούνται από ένα ερευνητικό σκάφος, γνωστές ως απόκτηση δεδομένων in situ (επί τόπου), είναι πολύ χρήσιμες για τον καθορισμό διαφόρων ειδών φυκών. Ωστόσο, όταν πρόκειται για θέματα που αφορούν την περιοχή και την κυκλοφορία μιας άνθισεις φυκών, η μέθοδος αυτή δεν είναι οικονομικά αποδοτική.

Πως λειτουργεί;

Τα κύρια πλεονεκτήματα της χρήσης της τηλεπισκόπησης είναι η υψηλή χωρική και χρονική ανάλυση, γεγονός που σημαίνει ότι μεγάλες περιοχές ανθίσεων φυκιών μπορεί να μελετηθούν και η κυκλοφορία τους μπορεί να ακολουθείται κοιτάζοντας εικόνες που έχουν ληφθεί σε διαφορετικές χρονικές στιγμές.

Με τη σύγκριση των δύο παρακάτω εικόνων μπορείτε να δείτε πώς η συγκέντρωση χλωροφύλλης στη θάλασσα μπορεί να αλλάξει μέσα σε μία μόνο εβδομάδα. Η ψευδο-έγχρωμες εικόνες δείχνουν το περιεχόμενο της σχετικής χλωροφύλλης στην θάλασσα από το μπλε και το πράσινο (χαμηλή) και το κόκκινο και κίτρινο (υψηλή).

Συγκέντρωση χλωροφύλλης στη Βόρεια Θάλασσα και στην Περιφέρεια Skagerrak, που προέρχεται από δεδομένα MERIS. 7-ήμερη σύνθεση για την περίοδο 12.03. - 19.03.2009
Πηγή: NERSC / ESA

Συγκέντρωση χλωροφύλλης στη Βόρεια Θάλασσα και στην Περιφέρεια Skagerrak, που προέρχεται από δεδομένα MERIS. 7-ήμερη σύνθεση για την περίοδο 16.03. - 23.03.2009
Πηγή: NERSC / ESA

Συγκέντρωση χλωροφύλλης στη Βόρεια Θάλασσα και στην Περιφέρεια Skagerrak, που προέρχεται από δεδομένα MERIS 7-ήμερη σύνθεση για τους περίοδους16.03. - 23.03.2009 (αριστερά) και 22.03. - 29.03.2009 (δεξιά).
Πηγή: NERSC / ESA

Η τηλεσκόπηση των Ανθίσεων Φυκιών βασίζεται κυρίως στις μετρήσεις του χρώματος του ωκεανού. Η οπτική τηλεσκόπηση των φυκιών εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι το νερό επηρεάζονται έντονα από τα πιγμέντα φυκών.

Στον ανοικτό ωκεανό, οι παραλλαγές στο χρώμα του νερού καθορίζονται αποκλειστικά από το φυτοπλανγκτό.

Κοντά στην ακτή και στις παράκτιες περιοχές , οι οπτικές ιδιότητες του θαλασσινού νερού είναι πολύ πιο περίπλοκες. Αιωρούμενα ιζήματα και διαλυμένες οργανικές ενώσεις είναι επίσης υπεύθυνες για το χρώμα των ωκεανών. Εισροές από τα παραπόταμα και τα περιφερειακά ανεμικά και ωκεανικά ρεύματα προκαλούν θολότητα σε παράκτια ύδατα, η οποία με τη σειρά της αλλάζει τις οπτικές ιδιότητες του νερό.

Τί χρώμα έχει ο ωκεανός;

Η απάντησή σου πιθανόν να είναι μπλε και έχεις δίκιο - για τους πιο πολλούς ωκεανούς του κόσμου. Ωστόσο, ένα από τα πιο σημαντικά πράγματα που επηρεάζουν το χρώμα του ωκεανού είναι τα φυτοπλαγκτό που περιέχουν χλωροφύλλη.

Άνθιση φυτοπλανγκτό στο Bay of Biscay.
Αυτή η εικόνα Envisat δείχνει το τεράστιο Bay of Biscay στον Ατλαντικό Ωκεανό.
Κατά μήκος του κεντρικού τμήματος των παράκτιων ακτών (ισπανικά και γαλλικά) είναι δυνατόν να δούμε διαφορετικές αποχρώσεις χρωμάτων στη θάλασσα, διαφορετικές από το συνηθισμένο βαθύ μπλε, λόγω μεγάλης ανθοφορίας πλαγκτόν. Αυτά τα χρώματα προκαλούνται από την μαζική άφιξη θρεπτικών συστατικών.

Πηγή: ESA

Η εξίσωση είναι αρκετά απλή:

Τί μετράνε οι δορυφόροι;

Οι δορυφορικοί αισθητήρες ανιχνεύουν το φως που αντανακλάται από την επιφάνεια της θάλασσας σε διάφορα μήκη κύματος. Οι συγκεντρώσεις χλωροφύλλης τότε μπορούν να προκύψουν από δορυφορικά δεδομένά από τον υπολογισμό του μπλε/πράσινο ποσοστού του χρώματος του ωκεανού. Όσο πιο μπλε χρώμα απορροφάται, τόσο πιο πράσινο χρώμα που αντανακλάται, αναφέροντας υψηλότερη συγκέντρωση φυτοπλαγκτού στο θαλάσσιο νερό και το αντίστροφο.

Ποσοστό ανάκλασης του και καθαρού (μπλε) και γεμάτο φύκια (πράσινου) νερού (δεδομένα του Han, 1997).

Στις παράκτιες περιοχές η μεγαλύτερη αναλογία της ανόργανης ύλης είναι αιωρούμενη και διαλύεται στο θαλασσινό νερό. Εδώ, μια άλλη μέθοδος χρησιμοποιείται που υπολογίζει την χλωροφύλλη χρησιμοποιώντας το ερυθρό/εγγύς υπέρυθρο ποσοστό.

Τηλεσκόπηση των φυκιών: απαιτήσεις και περιορισμούς

Η οπτική τηλεσκόπηση μπορεί να παρέχει πολύτιμες (και όμορφες!) εικόνες των ανθίσεων φυκιών όταν υπάρχει ένα ορισμένο σύνολο κριτήριων, ως εξής:

• Δεν υπάρχει συννεφιακή κάλυψη
• Η άνθιση είναι κοντά στην επιφάνεια
• Η άνθιση προκαλέι αισθητή αλλαγή στο χρώμα του ωκεανού

Λόγω της αφθονίας της συννεφιακής κάλυψης πάνω από τη θάλασσα στην παρακάτω, για παράδειγμα, δεν είναι πολύ χρήσιμη όσον αφορά την ανίχνευση θαλάσσιων φυκιών.

Η Ιρλανδία, χωρίς την χαρακτηριστική της συννεφιακή κάλυψη, φαίνεται εδώ σε αυτή την εικόνα που έχει ληφθεί από το MERIS.
Η υψηλή πίεση που κυριαρχή τα βόρεια γεωγραφικά πλάτη κατά τη διάρκεια του Αυγούστου 2003 προκάλεσε τον λαμπρό ήλιο και την έντονη θερμότητα πάνω από τις βόρειες εδαφικές μάζες.
Στην ανατολική ακτή, το σμαραγδένιο χρώμα στη θάλασσα αντιστοιχεί σε ιζήματα και ίσως και σε φύκια που σχηματίζονται στα ρηχά παράκτια ύδατα από το Greenore Point στα νότια στις εκβολές του ποταμού Barrow μέχρι το Dublin Bay στο βόρειο τμήμα στις εκβολές του ποταμού Liffey. Αυτή η εικόνα έγινε με τις ζώνες 7, 5, και 2 του MERIS, οι οποίες αντιστοιχούν στο ορατό φως, και είναι ιδιαίτερα καλά προσαρμοσμένες στις ανίχνευση πιγμέντων χλωροφύλλης στο νερό.

Πηγή: ESA

Ερώτηση:

Από ό, τι έχετε μάθει για τη φύση των ανθίσεων φυκιών και τους μεθόδους για να τους βλέπουμε από το διάστημα, νομίζετε ότι από μια δορυφορική εικόνα είναι δυνατό να καθοριστεί αν ένα είδος φυκών είναι επιβλαβές ή όχι;

Περισσότερες πληροφορίες:

• Ευτροφισμός
• Ευτροφισμός στις Ευρωπαϊκές Θάλασσες
• Επιβλαβές Φύκια
• MERIS Αισθητήρας του Χρώματος του Ωκεανού
• SeaWiFS Αισθητήρας του Χρώματος του Ωκεανούr
• SEOS tutorial Το Χρώμα του Ωκεανού στις παράκτιες ζώνες
  
• Κατάλογος των Αισθητήρων του Χρώματος του Ωκεανού
  Διεθνή Συντονιστική Ομάδα για το Ωκεανικό Χρώμα, IOCCG)