Det urgamla mysteriet om varför annars friska delfiner, valar och tumlare strandar längs kuster världen över fördjupas:Efter ett samarbete mellan NASA -forskare och marinbiologer, ny forskning tyder på att rymdväder inte är den primära orsaken till att djur strandar – men forskningen fortsätter. Samarbetet söker nu andra att gå med i deras sökande efter de faktorer som får havsdäggdjur ur kurs, i hopp om att kanske en dag förutsäga strandningar innan de inträffar.

Forskare har länge sökt svaret på varför dessa djur stränder, och ett nyligen samarbetsprojekt hoppades hitta en tydlig lösning:Forskare från ett tvärsnitt av fält slog ihop massiva datamängder för att se om störningar i magnetfältet runt jorden kan vara det som förvirrar dessa havsdjur, känd som valar. Valar tros använda jordens magnetfält för att navigera. Eftersom intensiva solstormar kan störa magnetfältet, forskarna ville avgöra om de kunde, i förlängningen, faktiskt störa djurens inre kompasser och leda dem vilse.

Under deras första utredning, forskarna – från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland; Internationella fonden för djurskydd, eller IFAW; och Bureau of Ocean Energy Management, eller BOEM – kunde inte slå ner ett orsakssamband.

"Vi har hittills lärt oss att det inte finns någon rykande pistol som indikerar att rymdvädret är den primära drivkraften, " sa Goddards rymdväderforskare Antti Pulkkinen. "Men det finns en känsla av att geomagnetiska förhållanden kan vara en del av en cocktail av bidragande faktorer."

Nu, teamet öppnar sin studie mycket bredare:de ber andra forskare att delta i deras arbete och bidra med data till sökandet efter den komplexa uppsättningen orsaker till sådana strandningar.

Brytdata för anslutningar

Massstrandingar förekommer runt om i världen och kan påverka allt från tre till flera hundra djur under en given händelse. Även om de är ett globalt fenomen, forskare har identifierat vissa hot spots:Nya Zeeland, Australien, och Cape Cod, Massachusetts, som alla delar viktiga geografiska egenskaper som sluttande stränder och finkornigt sediment-faktorer som anses spela en roll vid strandningar.

Vid strandningar som involverar flera dödsfall, obduktioner avslöjar att de allra flesta av de avlidna djuren var friska innan de strandade. Vissa forskare antar att grupper strandar när deras starka sociala band tvingar dem att följa en nödställd individ in i grunt vatten.

"Valar och delfiner har alltid varit mytiska emblem för oss, sa Desray Reeb, en marinbiolog vid BOEMs högkvarter i Sterling, Virginia. "De är intelligenta, sociala och mystiska, och presentera en spännande utmaning för oss att förstå eftersom de är så lika oss, och ändå så olika."

Denna speciella undersökning var Reebs idé; hon kontaktade Pulkkinen om att inleda forskningsansträngningen efter att ha hört hans presentation om rymdväder i juni 2015. Teamet fokuserade initialt på Cape Cod – den största hot spot i USA – och sållade sig igenom nästan två decennier av IFAW:s strandningsobservationer vid sidan av både mark- och rymdbaserad NASA rymdväderdata.

Precis som vädret varierar på jorden, ibland åskväder och byiga vindar, den ständigt föränderliga solen slänger ibland massiva moln av solmaterial och magnetfält ut i rymden, kallas koronala massutstötningar, eller CME. Effekterna av dessa utbrott på rymden nära jorden kallas gemensamt för rymdväder. CME kan utlösa kraftfulla geomagnetiska stormar om de slår in i jordens magnetfält. Om solstormar och strandningar verkligen var kopplade, forskarna trodde att de kunde upptäcka mönster i jordens geomagnetiska aktivitet under tiden kring en strandningshändelse.

"Om vi ​​kan avgöra vilka förhållanden som främjar strandningar och utveckla ett varningssystem som känner av när dessa faktorer samverkar, då kan strandande nätverk i olika områden förbereda händelsen och få räddningsinsatser på marken tidigare, " sa projektsamarbetspartnern Katie Moore, IFAW:s vice ordförande för bevarande och djurskydd.

Med huvudkontor i Yarmouth Port, Massachusetts, IFAW är verksamt i 40 länder, rädda djur och främja bevarande för att säkra en säker livsmiljö för vilda djur. I Cape Cod, IFAW har utvecklat ett robust nödberedskapsprogram som har ökat strandingöverlevnaden från 14 till 75 procent på nästan 30 år. Växla från reaktiva till prediktiva funktioner, dock, skulle representera en helt ny strategi för djurräddning. Med finansiering från BOEM:s Environmental Studies Program och NASA:s Science Innovation Fund, teamet genomförde ett stort datautvinningsarbete för att ta de första stegen mot att utveckla förutsägelser.

Först, de letade efter korrelationer mellan varje strandningshändelse och rymdväderutsikterna dagen för den händelsen. Sedan, de flyttade rymdväderdata med olika tidsperioder – en dag, två dagar, 10 dagar, och så vidare – för att undersöka om det finns en fördröjning i effekterna av solaktivitet på strandningar.

Efter att ha analyserat alla data, forskarna fann att oavsett förändring i tid, rymdvädret hade samma statistiska samband med varje strandning – vilket indikerar inget tydligt orsakssamband mellan geomagnetisk aktivitet och Cape Cod-strandningarna.

Medan forskarna hade hoppats på ett eureka-ögonblick, resultaten av deras analys fick dem fortfarande att tänka på att även om rymdvädret inte är en primär drivkraft för strandningar, det kan vara en faktor bland flera. Att reda ut interaktioner och händelser i biologiska scenarier kräver vanligtvis ekologiska perspektiv; kanske rymdväder, dem trodde, var en nödvändig komponent i de större ekologiska förhållanden som leder till massstrandinghändelser.

"Även om våra analyser visade att geomagnetiska stormar sannolikt inte är en viktig orsak, det är väldigt svårt, om inte omöjligt, att helt utesluta alla möjliga faktorer från mixen, "Pulkkinen sa." Vår uppfattning är att strandningar sannolikt orsakas av en komplex kombination av flera miljöfaktorer, så vi vill inkludera det bredaste möjliga utbudet av möjliga parametrar i uppföljningsstudien."

Utöka sökningen

Dyker djupare in i det komplexa pusslet med massstrandningar, teamet bestämde sig för att utöka sin analys och inkludera ytterligare oceanografiska och atmosfäriska datauppsättningar från NASA:s geovetenskapsuppdrag, inklusive Terra, den breda synfältet för havsvisning-eller SeaWIFS, kort och gott – och global nederbördsmätning, såväl som National Oceanic and Atmospheric Administrations geostationära operativa miljösatellit, eller GÅR, uppdrag. I tur och ordning, teamet själv expanderade också till att omfatta fler samarbetspartners med expertis inom den allt mer komplexa statistiska analysen som projektet krävde.

De ytterligare uppgifterna kan belysa de interagerande förhållanden som påverkar valarnas beteende. Till exempel, tidvatten, vindar och havsytans temperatur kan störa deras migrationsvanor, och havets färg – som hänvisar till vattnets kemikalie- och partikelinnehåll – kan återspegla förändringar i näringskedjan.

"NASA har tillgång till storskaliga oceanografiska datamängder som sträcker sig från primär produktivitet till havstemperatur, strömmar och vind, "Sa Moore." För första gången, vi lägger ihop enorma datamängder för att studera detta problem. Kanske kommer vi att upptäcka att det finns en "perfekt storm" av förhållanden som leder till en strandning."

För att avgöra om de har hittat en rimlig förklaring till en strandning, teamstatistikerna bygger modeller som försöker göra förutsägelser inom sina datamängder. De tar bort en liten delmängd av data, och om deras modell exakt kan replikera de saknade bitarna, forskarna kan vara på rätt väg.

"Dessa miljö- och djurobservationer är bullriga data, så vad vi än hittar, vi måste ta med en nypa salt, " sade Erdem Karaköylü, en dataanalytiker och oceanograf från Goddard Earth science som gick med i teamet under dess expansion. "Men det är också en rik datauppsättning. När du har mycket data, det är lättare att kasta bort det som inte är användbart. "

Medan lagets första uppmärksamhet riktas mot Cape Cod, deras forskning har konsekvenser för att förhindra strandningar över hela världen. Enligt Reeb, varje strängande hot spot kräver individuell studie, men faktorerna som påverkar strandningar kan vara desamma globalt – om än i varierande grad av betydelse. Dessutom, teamets nuvarande prioritet är att lägga grunden för framtida studier genom att utveckla metoder för att lagra och analysera flera datamängder. De föreställer sig att bygga ett verktyg med öppen källkod som skulle göra det möjligt för forskare över hela världen att samarbeta och studera strandningar i deras område på liknande sätt.

Moore är fortfarande hoppfull om att hennes team en dag kommer att ha en förutsägande modell för att stödja deras räddningar, i slutändan gör det möjligt för dem att rädda fler djur. Sålänge, teamet kommer att fortsätta att inspektera lagren av data för interaktioner och mönster, fördjupa sin förståelse för massstranding och skapa ett prejudikat för framtida tvärvetenskapliga studier.

"Under de senaste decennierna, vi forskare har ofta arbetat isolerat, alla håller sig till sin egen specialitet och svarar på frågor ur sitt perspektiv, "Reeb sa." Denna spännande studie sammanför fantastiska människor med varierande expertis för att svara på en fråga som har konsekvenser över hela linjen. "

För mer information om det pågående projektet, besök:http://spaceweathercenter.cua.edu/strandings-project.cfm