Drones zijn niet alleen voor hobbyisten, ze hebben een nieuwe wetenschappelijke toepassing, die veranderingen onder het zeeoppervlak aangeeft. MBARI-onderzoekers onderzoeken de mogelijkheden om onbemande luchtvaartuigen (UAV's) te gebruiken om oceaanwetenschap en -techniek te begeleiden en te verbeteren. Hoogwerkers zoals UAV's, of drones, zoals ze meer algemeen bekend zijn, boeken vooruitgang in wetenschappelijke toepassingen dankzij de verscheidenheid aan mogelijkheden voor teledetectie die ze bieden. Echter, vanwege moeilijke omgevingsomstandigheden - water, wind, en golven - de mariene wetenschappen hebben deze technologie langzamer aangenomen. Gelukkig is dit aan het veranderen, aangezien er nu minstens twee UAV-ontwikkelaars zijn die hebben besloten deze uitdaging aan te gaan en luchtvaartuigen voor maritieme toepassingen te ontwerpen.

Een dergelijke verkoper, FlightWave Aerospace Inc., opgericht door luchtvaartingenieur en MBARI-medewerker Trent Lukaczyk, heeft een UAV ontwikkeld die verticaal kan opstijgen en landen als een helikopter en vervolgens horizontaal kan vliegen als een vliegtuig over een bereik van maximaal 100 kilometer. Deze UAV, onderdeel van een onbemand luchtsysteem (UAS) dat wordt geleverd met aanpasbare payloads, kan werken bij windsnelheden tot 40 knopen en is zelfs waterdicht tot een diepte van één meter (drie voet).

Geïntrigeerd door de voorgestelde veelzijdigheid van dit antennesysteem, MBARI Biologische Oceanograaf Francisco Chavez was benieuwd of zijn sensoren vanuit de lucht een opwellend front op het oceaanoppervlak konden detecteren, en nodigde Lukaczyk uit om naar MBARI te komen om zijn "hybride tricopter-vliegtuigsysteem met vaste vleugels te testen, " zoals beschreven op de website van FlightWave.

Opwelling fronten zijn pluimen van koud water die een overvloed aan voedingsstoffen uit de diepte naar de oppervlakte brengen. Dit, beurtelings, veroorzaakt een golf van biologische activiteit, van bloeiend fytoplankton via het voedselweb tot walvissen. Een manier voor onderzoekers om een ​​opwellend front te lokaliseren, is door de thermische infraroodstraling / temperatuur te meten die door het oceaanoppervlak wordt uitgezonden. Een dramatische verandering in temperatuur kan wijzen op de aanwezigheid van een front en de precieze locatie wordt gevonden tussen de koudste en warmste gebieden van het oppervlaktewater.

Satellieten kunnen thermische infraroodstraling detecteren, maar op een bewolkte dag wordt hun vermogen om dat te doen belemmerd. Een luchtvaartuig heeft het voordeel dat het onder de wolken kan vliegen. Echter, UAV's kunnen nog steeds moeite hebben met het registreren van oceaanoppervlaktetemperaturen als gevolg van interferentie door mist, de nevel, en waterdamp. Momenteel, de beste manier om de exacte temperatuur van de oceaan te meten is rechtstreeks vanaf onderzoeksschepen.

Tijdens MBARI's 2017 CANON-experiment Lukaczyk en zijn team voegden zich bij MBARI-onderzoekers om zijn UAV van het onderzoeksschip Paragon in te zetten om over een bekend opwellend front te vliegen. De FlightWave Edge UAS was uitgerust met twee camera's:een thermische infraroodcamera om de temperatuur vast te leggen, en een standaard visuele camera om kleurveranderingen op het oceaanoppervlak te detecteren die kunnen wijzen op fytoplanktonbloei.

Tijdens het CANON-experiment werd ook een vloot van langeafstandsautonome onderwatervoertuigen (LRAUV's) ingezet om onder water over het front te vliegen. Nadat de LRAUV's de positie van het front hadden ontdekt, de drone werd ingezet om te zien hoe de thermische infraroodstralingsgegevens zich zouden verhouden tot gegevens van de LRAUV's en andere oppervlaktevoertuigen.

Volgens de voorschriften van de Federal Aviation Administration, de gediplomeerde piloot aan boord van de R/V Paragon moest de UAV te allen tijde in het zicht houden. Dit betekende dat zodra de UAV verticaal was gelanceerd en horizontaal begon te vliegen, de Paragon hem over de oceaan moest achtervolgen met snelheden van 25-30 knopen om de snel vliegende drone bij te houden.

In de loop van een week vloog de UAV tien transecten loodrecht op een hardnekkig opwellend front om te zien of zijn sensoren verschillen in waterkleur en temperatuur aan weerszijden van het front konden detecteren. Vliegend 50 tot 100 meter boven de oceaan, de UAV bleef veilig boven alle zeeschepen, maar nog steeds onder het wolkenplafond.

De resultaten van het CANON-experiment waren veelbelovend genoeg voor MBARI-onderzoekers om het gebruik van UAV's in volgende experimenten te overwegen. De mogelijkheid om autonoom gegevens van zowel onder als boven het oceaanoppervlak te bestuderen en te verzamelen, zou de oceanografische onderzoekscapaciteiten van MBARI verbeteren en completeren.

Naast FlightWave, MBARI-onderzoekers onderzoeken ook andere UAV-ontwikkelingsbedrijven, waaronder een waarvan de drone niet alleen is ontworpen om op te stijgen van en te landen op een bewegend vaartuig op zee, maar kan dat bewegende schip volgen terwijl het stampt en rolt op de constant bewegende oceaan. Nu de mariene wetenschappen de aandacht hebben van UAV-ontwerpbedrijven, er zullen waarschijnlijk meer mogelijkheden zijn voor MBARI-onderzoekers om hun oceaanwetenschap en -techniek de lucht in te nemen.