Lo strumento MODIS della NASA ha catturato questa immagine della punta meridionale della Florida che curva in un oceano blu-verde bordato da nuvole bianche.
MODIS e una nuova generazione di sensori satellitari possono aiutare i gestori ambientali a monitorare le alghe nocive nella costa del Golfo e oltre. Crediti: NASA
Le alghe nocive possono mettere in pericolo la salute pubblica, gli ecosistemi e le economie costiere. I progressi nell’imaging satellitare stanno fornendo nuovi modi per osservare il nostro oceano vivente.
Una volta terminati, una serie di massicce fioriture algali lungo la costa occidentale della Florida nel 2020 sarebbero state collegate a circa 2.000 tonnellate di vita marina morta intorno a Tampa Bay. Anche i costi umani sono stati elevati, compreso un aumento a due cifre dei casi di asma nelle contee di Sarasota e Pinellas e perdite stimate di circa 1 miliardo di dollari in tutti i settori economici, dal turismo alla pesca.
I satelliti in orbita terrestre sono stati utilizzati per decenni per rilevare fioriture algali dallo spazio, consentendo osservazioni più frequenti su aree più ampie di quanto sarebbe possibile campionando direttamente l’acqua. La tecnica di osservazione più comune si basa sullo spettro visibile per misurare il colore dell’oceano. Tuttavia, questo approccio è stato per lo più limitato alle condizioni di cielo sereno.
Uno studio recente , condotto da scienziati del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, ha mostrato come uno strumento spaziale chiamato TROPOMI, o TROPOspheric Monitoring Instrument , è stato in grado di scrutare attraverso nuvole sottili per scoprire potenti indizi su Karenia brevis (o K. brevis), le alghe microscopiche responsabili delle fioriture del 2020. La maggiore capacità di TROPOMI di “vedere” e misurare le lunghezze d’onda sottili della luce potrebbe potenzialmente aiutare le agenzie federali e le comunità locali a prevedere e gestire meglio le epidemie dannose. (TROPOMI vola a bordo della navicella spaziale europea Sentinel 5P, lanciata nel 2017.)
Gli scienziati hanno esaminato la piattaforma della Florida occidentale, un tratto di crosta continentale che si estende dal Panhandle alle Keys. Dalle sue origini in altre parti del Golfo del Messico, K. brevis viene trasportato verso la costa dai forti venti e dalle correnti oceaniche. Ricerche recenti hanno dimostrato che la Florida occidentale, come molte comunità costiere, potrebbe essere sempre più vulnerabile alle epidemie perché queste alghe prosperano in condizioni calde e ricche di nutrienti, alimentate dal deflusso, dai fertilizzanti e dai cambiamenti climatici.
Sistemi per il monitoraggio e la previsione delle fioriture algali dannose sono disponibili in molti stati e regioni costiere, tra cui il Golfo del Messico e i Grandi Laghi. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) collabora con partner accademici, statali, tribali e locali per sviluppare ed emettere previsioni dannose sulla fioritura delle alghe – simili alle previsioni meteorologiche – durante le stagioni in cui si verificano le fioriture.
Gli eventi di K. brevis sono particolarmente preoccupanti perché le alghe producono una potente neurotossina che in alte concentrazioni può causare massicce uccisioni di pesci e avvelenare la vita marina come tartarughe, lamantini e uccelli. La tossina può anche essere inalata, provocando malattie respiratorie negli esseri umani, e può accumularsi nei molluschi, provocando malattie gastrointestinali nelle persone che li consumano.
Mentre le alghe si nutrono e crescono attraverso la fotosintesi, K. brevis emette un debole bagliore rosso chiamato fluorescenza indotta dal sole (SIF rosso) che può essere rilevato da alcuni strumenti satellitari tra cui TROPOMI, che in realtà è stato progettato per misurare l’inquinamento atmosferico.
Analizzando i dati TROPOMI acquisiti lungo la costa della Florida occidentale tra il 2018 e il 2020, il team ha scoperto che lo strumento ha raccolto circa il doppio delle informazioni sulla fluorescenza emessa dalle alghe rispetto a quelle osservate con metodi precedenti che si basavano sul colore dell’oceano. Le funzionalità avanzate di imaging di TROPOMI – inclusi quattro spettrometri che misurano la luce che va dall’ultravioletto all’infrarosso a onde corte – gli consentono di penetrare la sottile copertura nuvolosa e ottenere misurazioni della superficie dell’oceano con maggiore frequenza.
Vantaggio spaziale
Gli scienziati hanno affermato che i loro risultati dimostrano il valore dell’utilizzo di TROPOMI da solo o in concerto con altri strumenti di osservazione della Terra come lo strumento MODIS (Moderate Risoluzione Imaging Spectroradiometer) della NASA, a bordo dei satelliti Aqua e Terra. MODIS misura il colore dell’oceano ed è attualmente utilizzato dai gestori ambientali in Florida e in altri luoghi per rilevare le alghe nelle giornate limpide.
Un altro strumento per la colorazione degli oceani, il cui lancio è previsto per l’inizio del 2024, osserverà gli ecosistemi marini del mondo come mai prima d’ora. La missione PACE della NASA, o Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem , studierà il fitoplancton e altra biologia oceanica, gli aerosol atmosferici e le nuvole in molte più lunghezze d’onda rispetto ai sensori precedenti. Queste osservazioni aiuteranno a prevedere la comparsa di alghe dannose, nonché il ciclo di espansione e contrazione della pesca e altri fattori che influenzano le industrie commerciali e ricreative.
“Per quasi 20 anni, i sensori del colore dell’oceano sono stati fondamentali per il monitoraggio satellitare delle fioriture algali dannose”, ha affermato l’autore principale Kelly Luis, membro del programma post-dottorato della NASA presso il JPL. “Questa applicazione del SIF rosso TROPOMI dimostra come la combinazione di tecnologie satellitari possa rafforzare i sistemi di allarme rapido oltre le condizioni di cielo sereno”.
È stato dimostrato che l’allarme tempestivo via satellite ha vantaggi concreti. Un recente caso di studio finanziato dalla NASA ha rilevato che il rilevamento precoce di cianobatteri nel lago Utah ha portato a risparmi significativi sull’assistenza sanitaria, alla perdita di ore di lavoro e ad altre perdite economiche. Alcuni giorni di preavviso possono tradursi in un’azione più rapida sul campo, compresi allarmi pubblici e persino chiusure delle spiagge.
Scritto da Sally Younger
Fonte : Nasa Redattore: Naomi Hartono
