Новый метод позволяет ученым заглянуть глубже в океан

Исследователи усовершенствовали новый способ изучения океанских глубин, разработав подход для обнаружения водорослей и измерения ключевых свойств с помощью света. В статье, опубликованной в журнале Applied Optics, сообщается об использовании лазерного инструмента — лидара (LiDAR) — для сбора этих измерений на значительно большей глубине, чем это обычно возможно с помощью спутников.

Традиционные спутниковые методы дистанционного зондирования собирают широкий спектр информации о верхних слоях океана, но, как правило, не могут «видеть» глубже 5–10 метров. Использование лидара, который посылает импульсы света и измеряет время их возврата, позволяет обнаруживать отражающие частицы, такие как водоросли, на большей глубине. В ходе исследовательского рейса 2018 года ученые из Университета Олд Доминион и Лаборатории Бигелоу по изучению океанов с помощью судовой лидарной системы изучали распределение фитопланктона.

В заливе Мэн команда использовала лидар для обнаружения и измерения частиц карбоната кальция во время цветения кокколитофорид. Эти водоросли окружены белыми, высокоотражающими карбонатными пластинками, которые особым образом рассеивают свет, создавая уникальную сигнатуру, распознаваемую лидаром. Это цветение, зафиксированное в рамках многолетнего проекта Gulf of Maine North Atlantic Time Series, стало крупнейшим в регионе за 30 лет и предоставило идеальную возможность для тестирования системы.

Исследование показало, что лидар потенциально позволяет дистанционно оценивать популяции кокколитофорид без остановки судна для забора проб воды, что увеличивает объем собираемых данных и экономит средства. Метод также успешно протестирован в различных условиях: от прозрачных вод Саргассова моря до мутных вод у побережья Нью-Йорка. Лидарные системы могут исследовать океан в три раза глубже, чем пассивные спутниковые методы, полагающиеся на солнечный свет.

«То, что мы учимся надежно идентифицировать частицы в океане с помощью лидарной системы, расположенной над водой, — это огромное достижение», — отметил соавтор работы Ричард Циммерман, профессор Университета Олд Доминион. По словам ведущего автора Брайана Коллистера, этот подход способен заполнить важные пробелы в измерениях океанской биологии из космоса и лучше понять ее роль в климате Земли.