A mérgező algavirágzások kialakulása
Az algák túlszaporodása akkor indul el, ha túl sok tápanyag, például foszfor és nitrogén halmozódik fel a tóban. Ilyenkor bizonyos algafajok, mint a cianobaktériumok, dinoflagelláták vagy kovamoszatok, mérgező anyagokat bocsáthatnak ki. A cianobaktériumok különösen gyakori okozói a káros algavirágzásoknak édesvízi rendszerekben. A műtrágyák és szennyvizek bejutása, vagy akár a bozóttüzek utáni lefolyás is hozzájárulhat a tápanyag-egyensúly felborulásához és a mérgező virágzásokhoz. Fontos megjegyezni, hogy a hagyományos part menti mintavétel jelentősen beszűkíti a pontos adatgyűjtést, mivel az algák mennyisége a tó különböző pontjain jelentős eltérést mutathat.
Az MI és a műholdak forradalma
Brittany Barreto Martinez, a Kaliforniai Egyetem kutatója felismerte, mennyire fontos az egész tóra kiterjedő, pontosabb mérés. Mentorával, Erin Hestir professzorral, valamint a CITRIS-nél (Innovation and Technology in the Interest of Society – Innováció és technológia a társadalom érdekében) dolgozó csapattal együttműködve a műholdas távérzékelés alkalmazását kezdte tanulmányozni a San Luis-víztározó teljes felszínének megfigyelésére. Ehhez a NASA Föld- és Űrtudományi Jövőbeli Kutatói Programjától (Future Investigator in Earth Space Science and Technology program) is támogatást kapott.
Az algavirágzások kimutatásánál elengedhetetlen, hogy a műholdak mennyire érzékenyek bizonyos fényhullámhosszakra, amelyeken az egyes anyagok, például a klorofill vagy a víz, sajátos módon nyelik el és verik vissza a fényt. Az érzékenység és a felbontás azonban műszaki kompromisszumokkal jár: az óceán-megfigyelő műholdak ugyan nagy vízfelületeket tudnak vizsgálni, de alacsony felbontású képeket készítenek, míg a földmegfigyelő műholdak részletesebb képet adnak, de kevésbé érzékenyek a vízben bekövetkező változásokra. Mindezek ellenére sikerült olyan műholdakat azonosítani, amelyek alkalmasak az algavirágzások pontosabb feltérképezésére.
Sentinel-műholdak: áttörés az adatelemzésben
Barreto Martinez kutatásában két fontos műhold, a Sentinel–2 és a Sentinel–3 adatait használta fel. A Sentinel–2 – amely nagy felbontású képeket biztosít – a klorofill jelenlétének kimutatásában jeleskedett, míg a szélesebb hullámhossztartománnyal rendelkező Sentinel–3 egyrészt pontosított a cianobaktériumok és a klorofill együttes előfordulásának mérésén, másrészt megerősítette a Sentinel–2 méréseit.
A 2016 és 2022 közötti, ugyanezen napokra eső műholdképeket és helyszíni mintákat összevetve 79%-os (Sentinel–2), illetve 83%-os (Sentinel–3) egyezést tapasztaltak a mért toxinok jelenlétében. Így nemcsak pontosabb képet alkothattak arról, hol és milyen mértékű az algavirágzás, hanem lehetőséget teremtettek arra is, hogy a hatóságok gyorsabban és megbízhatóbban adhassanak ki közegészségügyi riasztásokat. Mindez alapján megállapítható, hogy a műholdas megfigyelés valóban forradalmasíthatja a káros algavirágzások követését és az azonnali beavatkozást.
Új veszélyek nyomában: a tűzvészek hatása
A kutatócsoport műholdas adatok segítségével visszamenőleg is megvizsgálta a kaliforniai tavakban bekövetkezett riasztási napok számának alakulását, és döbbenetes növekedést tapasztalt az elmúlt 15 évben, főként Dél-Kaliforniában. Ez a tendencia nagy részben párhuzamosan mozog a súlyos erdő- és bozóttüzek számának emelkedésével. Felmerült a kérdés: van-e közvetlen vagy közvetett kapcsolat az erdőtüzek és az algavirágzások gyakorisága között? Hestir NASA által finanszírozott projektje szerint a növényzet elvesztése növeli a talaj lefolyását, ami a tüzek után több üledéket és tápanyagot juttat a tavakba, ezzel elősegítve az algák elszaporodását. Fontos az is, hogy milyen területek égnek le: lakott területek elpusztulása további szennyezőanyagokat és nehézfémeket juttathat a vízrendszerbe.
Gép és ember kéz a kézben
Bár a műholdas és MI-alapú megfigyelés kulcsfontosságúvá vált a gyors és széles körű adatszerzésben, a helyszíni mintavétel továbbra is nélkülözhetetlen a vízminőség egyes paramétereinek ellenőrzéséhez. A két módszer egymást kiegészítve biztosítja a pontos diagnózist és a lakosság biztonságát. Ugyanakkor a technológia fejlődésével lehetővé váltak a nagyobb területet lefedő, pontosabb, gyorsabb és költséghatékonyabb riasztási rendszerek. Brittany Barreto Martinez kitartásának, szakmai fejlődésének és újító módszereinek köszönhetően ma már egy alapjaiban megújult, hatékonyabb megfigyelési rendszer védi Kaliforniát az algavirágzások súlyos következményeitől.
