Kent State University Geology Professor Joseph Ortiz, Ph.D., och studenten Andrew Congdon, en av Kent State -studenter som arbetar i Dr. Ortiz lab, ta några ögonblick mellan att samla mätningar av ytreflektans i Sandusky Bay i sommar. (Foto:Sunny Dickerson, Bowling Green State University) Kredit:Sunny Dickerson, Bowling Green State University
Förhållandena i Lake Erie fortsätter att utgöra flera hälsorisker för Ohioans i kustsamhällen, gör det svårt att upprätthålla god vattenkvalitet för medborgarna, statliga och lokala beslutsfattare.
En ny publikation i Gränser inom marinvetenskap visar hur forskare i Great Lakes -regionen arbetar mot innovativa lösningar. John Lekki, Ph.D., NASA Glenn Research Centers huvudutredare, i samarbete med medforskare från lokala universitet, inklusive Kent State University, vann ett NASA-förslag till vattenkvalitet i juni 2017. Detta nya bidrag ger en möjlighet att genomföra Kent Stats tillvägagångssätt för att identifiera skadliga algblomningar i och runt Erie-sjön.
Joseph Ortiz, Ph.D., professor i geologi vid Kent State College of Arts and Sciences, är en erfaren veteran på att studera problemen med cyanobakteriella skadliga algblomningar (cyanoHAB) som har plågat städer och städer i Lake Erie i åratal. Dr Ortiz är huvudförfattare till tidningsartikeln med titeln "Intercomparison of Approaches to the Empirical Line Method for Vicarious Hyperspectral Reflectance Calibration" som publicerades nyligen. Dr Ortiz är en medforskare om bidraget från NASA som gör att han och hans kollegor vid flera institutioner i Ohio och Michigan kan tillämpa vad de har lärt sig genom att studera Lake Eries vatten. Detta är en del av en stor samarbetsstudie, som täcker vattnen i Lake Eries västra bassäng från Maumee Bay till Detroit Plume och Sandusky Bay.
Blågröna alger, vetenskapligt känd som cyanobakterier, är vanliga för sötvattensystem som sjöar och vattendrag. Under vissa förutsättningar, de kan producera mycket potenta cyanotoxiner som mikrocystin, som angriper lever och blod. När blågröna alger växer sig okontrollerade, några av dessa cyanobakterier kan producera cyanoHAB. Det var dessa giftiga cyanobakterier som överskred den västra änden av sjön Erie och delar av floden Maumee 2014. Detta orsakade massförorening av Toledos dricksvatten.
Jobbar i Sandusky Bay, Kent State University doktorand Chris Boehler samlar in ytreflektansmätningar med en ASD Spectroradiometer, ett instrument som kan mäta den energi som reflekteras från sjöytan, i samarbete med Kent State Geology Professor Joseph Ortiz, Ph.D. (Foto:Sunny Dickerson, Bowling Green State University) Kredit:Sunny Dickerson, Bowling Green State University
Sedan dess, forskare inklusive Dr. Ortiz har fokuserat på hur de kan isolera den giftiga cyanobakteriella signalen genom att använda en hyperspektral bildkamera för att närmare övervaka dess tillväxt och rörelse. Detta kommer mer exakt att rikta in sig på vattenreningsinsatser som syftar till att minska effekten av dessa cyanobakterier.
Dr Ortiz tillvägagångssätt bygger på det faktum att färgproducerande medel i vattnet har olika absorptions- och spridningseffekter på ljus.
"Allt material som absorberar eller sprider ljus kommer att producera ett reflekterande spektrum som är indikativt för det som är närvarande, även om det ofta finns flera signaler som måste blandas, "Dr Ortiz sa." Vårt nya dokument visar att metoden för spektral nedbrytning är relativt okänslig för den typ av atmosfärisk korrigeringsmetod som tillämpas, och det skiljer ut det bullret - atmosfäriska fel - för att ge oss en renare signal. Vi kan sedan jämföra dessa oblandade spektra med pigmenten i vårt bibliotek med vatten- och sedimentprover. Jämförelsen med kända pigment hjälper oss att avgöra vad som finns i vattnet. "
Dr Ortiz sa att NASA Glenn's hyperspektrala instrument och den bio-optiska expertisen som utvecklade instrumentet är viktiga verktyg som sammanför teamet. Används på detta sätt, NASA -enheten mäter ljusets våglängder som reflekteras från vattnet samt det nedstrålande solljuset som lyser upp scenen.
"Den informationen är nödvändig för att korrigera data från instrumentet och gör att vi kan minska fel relaterade till skillnader i mätningstidpunkt, "Dr Ortiz sa.
