Крейсируя по Чесапику для изучения качества воды и воздуха
Команда ученых под руководством NASA этим летом провела полевую кампанию в Чесапикском заливе, чтобы изучить эту разнообразную и близкую к дому экосистему. Собранные данные помогут агентству определить, как изучать здоровье океана и качество воздуха в прибрежных регионах из космоса.
Двухнедельные исследовательские рейсы в июле предоставили ученым обширные данные о фундаментальных параметрах экосистемы. Исследователи измеряли суточные изменения уровня питательных веществ, загрязнителей, органического вещества, температуры воды и растворенного кислорода. Также изучался состав взвешенных частиц в воздухе, движение загрязненного воздуха из близлежащих городских и промышленных районов над водой и его влияние на залив. Особое внимание уделялось взаимовлиянию воздуха, воды и суши, в данном случае — водно-болотных угодий.
Кампанию в качестве главных ученых возглавляли океанограф из Центра космических полетов имени Годдарда (NASA) Антонио Маннино и океанограф-физик из Университета Мэриленда и Центра Годдарда Мария Цорцоу. Их работа направлена на реализацию первой для NASA геостационарной миссии по детальным измерениям цвета океана и качества воздуха у побережий — GEO-CAPE. Такой спутник, находясь в фиксированной точке над Землей, обеспечит постоянное наблюдение за динамичными экосистемами, что позволит отслеживать изменения в течение дня, а не только за длительные периоды.
На пути к GEO-CAPE
Миссия GEO-CAPE была обозначена Национальным исследовательским советом США в 2007 году как одна из важнейших целей для космических исследований Земли. Ученые закладывают основу для будущей миссии, определяя, какие научные задачи можно решить с учетом технических ограничений и стоимости приборов.
Десять дней исследований на Чесапике дали богатый материал для работы. Залив был выбран из-за возможности совместить кампанию с полетами самолетов в рамках миссии NASA DISCOVER-AQ над регионом Балтимор-Вашингтон. Разнообразие экосистем залива стало дополнительным преимуществом. Исследователи ежедневно проводили трансекты в разных направлениях, запускали дрейфующие буи, работали на якоре и на надувных лодках Zodiac, отбирая пробы на мелководье у болот Национального заповедника Блэкуотер.
«Идея заключалась в том, чтобы подойти как можно ближе к водно-болотным угодьям, которые являются источниками растворенного органического и неорганического углерода, и изучить приливный обмен углеродом и питательными веществами на границе суша-океан, где происходят быстрые процессы», — пояснила Цорцоу.
Ученые изучали питательные вещества, растворенный и взвешенный углерод, органический азот, фитопланктон, хлорофилл, первичную продукцию и концентрацию растворенного кислорода. Также измерялись оптические свойства воды, необходимые для связи биологических и химических измерений со спутниковыми данными о цвете океана, и уровень соединений, поступающих в воду из-за загрязнения воздуха. Проблемы качества воды в заливе проявились, когда ученые обнаружили массовую гибель десятков полосатых окуней, одного из ключевых видов Чесапика. «Необычно высокий уровень загрязнения питательными веществами привел к образованию особенно большой мертвой зоны в заливе в этом году», — отметила Цорцоу.
С борта исследовательского судна NOAA SRVx и трех самолетов, выполнявших полеты над судном, ученые измеряли следовые газы и частицы в воздухе, чтобы оценить влияние близлежащих городов, транспортных артерий и промышленности. Эти измерения помогут в достижении цели GEO-CAPE — одновременного мониторинга качества прибрежного воздуха и процессов в морских экосистемах.
Следующие шаги
Полевой этап — это только начало. Команда только приступила к обработке и анализу данных. В кампании участвовали ученые из Центра Годдарда, Университета Мэриленда, NOAA, Университета Нью-Гэмпшира, Университета Южной Флориды, Университета Олд Доминион, Университета Восточной Каролины, Университета Джонса Хопкинса и Смитсоновского центра экологических исследований. Студенты разных уровней получили практический опыт полевых работ.
Чесапик оказался идеальной локацией из-за доступности и разнообразия. Северная часть залива, подверженная влиянию реки Саскуэханна, предоставила регион с высокой концентрацией осадков. Более загрязненные воды и воздух вблизи Балтимора позволили сравнить их с более чистыми водами у заповедника Блэкуотер. Более прозрачные воды в южной части залива дали ученым представление о других условиях эстуария. Будущие полевые кампании помогут заполнить пробелы в знаниях и приблизить реализацию GEO-CAPE.
«В конечном итоге мы ищем лучшие возможные спутниковые инструменты для наблюдения за прибрежными экосистемами — те, что смогут проводить высококачественные наблюдения за цветом океана в регионах с высоким уровнем осадков, окрашенного растворенного органического вещества и фитопланктона», — сказал Маннино. «Наблюдения в таком разнообразном наборе сред помогут нам планировать будущие экспедиции», — добавила Цорцоу.