kom sommar, Utahns kommer att flockas till statens sjöar och reservoarer för båt, simma och picknick längs stranden. Och varje vecka, om inte varje dag, forskare som Kate Fickas från Utah State University i Logan kommer att använda satellitbilder och annan data för att övervaka rekreationsplatser för att kontrollera om det snabbt växer alger till en blomning, och se till att vattnet är säkert för människor och husdjur.

Från rymdens utsiktspunkt, satelliter, inklusive NASA och U.S. Geological Survey (USGS) Landsat 8, kan hjälpa forskare att identifiera sjöar där en blomning har bildats. Det är en komplicerad dataanalysprocess, men en som forskare automatiserar för att hjälpa resursförvaltare att identifiera potentiella problem.

"Jag växte upp med att simma i Willamette River i Oregon, och dykning i sjöar över sommaren, " sa Fickas. "Så det betyder mycket för mig att jag inte bara kan hjälpa till att utveckla algoritmer för att övervaka cyanobakterieblomningar, vilket är intressant i sig, men för att kunna ta nästa steg och hålla allmänheten säker, och låt dem återskapa och njuta av vattnet på ett säkert sätt som jag gör."

Blomningar består av naturligt förekommande alger, växtplankton, och cyanobakterier som exploderar i antal under rätt förhållanden:varma temperaturer, massor av näringsämnen, och lugna vatten. Många vattendrag i Utah uppfyller dessa villkor, Fickas sa, speciellt med värmande temperaturer på grund av klimatförändringar, samt näringsrik avrinning från jordbruksmarker och andra källor.

Satelliter inklusive Landsat 8 och ESA:s (Europeiska rymdorganisationen) Sentinel-3 kan upptäcka när en sjö ändrar färg på grund av mattor av grönaktiga organismer – vilket gör det möjligt för forskare som Fickas att tala om för vattenförvaltare var de ska testa för att se om vattnet är skadligt eller inte . De två satelliterna har olika styrkor:Sentinel-3 samlar in data om enskilda sjöar oftare och mäter våglängder av ljus som är mer indikativa för växtplankton, men Landsat 8 har en högre rumslig upplösning, så att den kan observera mindre sjöar och identifiera specifika problemområden inom en större sjö.

Landsat satellitbaserad upptäckt av en blomning 2017 i Lake Utah hjälpte till att spara uppskattningsvis 370 $, 000 i sjukvård och relaterade kostnader för området, enligt en studie från 2020 publicerad i tidskriften GeoHealth. Fallstudien bygger på ett större multi-byråprojekt för att spåra algblomning.

När Landsat 8 mäter en blomning, den detekterar klorofyll-a, ett grönt pigment som finns i växtplankton, sa Nima Pahlevan, en forskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Vatten är en knepig sak för Landsat-satelliter att mäta eftersom det är mörkt jämfört med starkt reflekterande träd, byggnader, och andra landskap. Men Landsat 8 är känsligare än sina föregångare, kunna skilja mellan många fler ljusintensiteter, upptäcker i huvudsak fler nyanser av grönt.

"Alla ökade nivåer av klorofyll-a över normen kan vara alarmerande, och det är vad vi letar efter från satellitdata, " han sa.

Nima och hans team har utvecklat en algoritm för att ta data som samlats in av Landsat 8 över sjöar, analysera det, och skapa en produkt som berättar för lokala vatten- eller rekreationschefer var den ökningen av klorofyll-a kan vara. För att komma från rådata till den användbara produkten innebär flera steg, inklusive redogörelse för atmosfäriska partiklar och gaser som annars skulle kunna förvränga resultaten.

"Alla har inte tillgång till datorkraft för att kunna bearbeta satellitbilder, eller tiden eller expertis, "Att ha dessa produkter lätt tillgängliga för samhället kommer avsevärt att öka antalet människor som kan använda satellitdataprodukterna."

Dessa Landsat vattenreflekterande produkter är fortfarande provisoriska, han betonade, men de är nyligen tillgängliga från USGS, som tillhandahåller all Landsat-data samt andra dataprodukter gratis.

Även om denna dataprodukt kan hjälpa beslutsfattare att upptäcka potentiella problemområden för båtfolk och simmare, andra Landsat-dataprodukter mäter saker som skogsområden, brända områden, och snötäcke.

"Dataprodukter omvandlar de komplexa observationer som instrumentet gör till den typ av information som människor behöver, " sa Jeff Masek från NASA Goddard, projektforskare för den kommande Landsat 9-satelliten. "De gör det möjligt för personer som inte är lika bekanta med komplexiteten för fjärranalys att använda data."

Landsat 9, som är planerad att lanseras i september 2021, har alla egenskaper hos Landsat 8 som gör att den kan kvantifiera klorofyll-a, och kommer att ha ytterligare möjligheter att skilja mellan ännu fler intensiteter av ljus som reflekteras från vattenkroppar och andra ytor. Forskare ser fram emot framtida satelliter också. Landsat Nästa, satelliten som följer Landsat 9, kan ha ytterligare kapacitet som gör att den bättre kan upptäcka de specifika organismer som orsakar skadliga blomningar, och inte bara godartad växtplanktontillväxt som inte släpper ifrån sig några gifter.

"Vi ser fler problem med vattenkvaliteten runt om i världen, " Masek sa, "det är därför vi är så intresserade av möjligheten att övervaka dem."