Milieuwetenschappers kunnen veel vertellen over de gezondheid van rivieren, baaien, wetlands en andere waterwegen door de stroming van sedimenten in het water te bestuderen, en van de modder die ontstaat wanneer deze sedimenten naar de bodem zakken.

"Modder is niet glamoureus, maar modder is waar alle verontreinigingen zich verzamelen en plakken, " merkt Oliver Fringer op, hoogleraar civiele en milieutechniek aan de Stanford.

Zwevende sedimenten kunnen giftige verontreinigende stoffen vasthouden en de vorming van visdodende rode getijden voorkomen, hij legde uit. En door te meten en te voorspellen hoe sedimentstromen modder zullen vormen, kan worden onthuld hoe waterwegen zullen reageren op stijgende zeespiegels en klimaatverandering. Maar tot nu toe, het bestuderen van sedimentstromen - ook bekend als het meten van troebelheid - verliep traag, onnauwkeurig en arbeidsintensief, inspanningen om de gezondheid van waterwegen beter te begrijpen, in de weg staan.

Fringer hoopt de tekortkomingen van de huidige onderzoeksmethoden te verhelpen door een speciaal geïnstrumenteerde drone te ontwikkelen om sedimentstromen in de Baai van San Francisco te meten. Met een diameter van 4 voet, de drone vliegt meer dan 30 meter boven het water. De camera is gekalibreerd om zeer specifieke golflengten van licht op te vangen. Bepaalde rode tinten in de buurt van de infrarode band van het spectrum komen overeen met sediment. Andere kleuren komen overeen met het chlorofyl en met de organische voedingsstoffen die algen voeden. De drone kan een locatie zo vaak opnieuw bezoeken als nodig is, foto's met een hoge resolutie maken met een snelheid van één per seconde, het schilderen van een gedetailleerd beeld van troebelheid.

De drone zou een grote vooruitgang betekenen ten opzichte van een beslist low-tech manier om sedimentstroom te meten die tegenwoordig gebruikelijk is:onderzoekers laten een Secchi-schijf van afwisselend zwart-witte kwadranten in het water zakken om te zien op welke diepte het te troebel wordt voor de schijf te zien. Dit kan goede informatie geven over een bepaalde plek, maar zegt weinig over de dynamiek van een groter gebied. Sommige wetenschappers proberen een groter gebied te bestrijken door geavanceerde sensoren te slepen van boten die heen en weer over het water bewegen. Maar boten kunnen niet varen in ondiepe gebieden en zijn duur in het gebruik, waardoor het moeilijk is om troebelheidsveranderingen in de tijd te meten. Satellieten worden ook gebruikt om grote gebieden te bestrijken, maar ze verzamelen gegevens met een relatief lage resolutie en passeren slechts eens in de paar dagen een plek. Kortom, alle drie de methoden maken het moeilijk om voldoende gegevens met een hoge resolutie vast te leggen, gedurende voldoende lange perioden, om een ​​nauwkeurige manier te bieden om te beoordelen hoe verschuivende winden, waterstromingen en andere krachten beïnvloeden de troebelheid van baaiwateren. de drone, Fringer zegt, biedt een kosteneffectieve, alternatief met hoge resolutie.

Het nieuwe systeem is ontworpen door Joe Adelson, een doctoraat kandidaat in civiele en milieutechniek, waarbij Fringer toezicht hield op het project onder auspiciën van Stanford's Bob and Norma Street Environmental Fluid Mechanics Laboratory. Fringer zegt dat het gebruik van de drone om de troebelheid van de baai van San Francisco te meten een belangrijke stap is om het veld uit te rusten met een tool die gedetailleerde informatie over andere baaien kan verzamelen. wetlands en waterwegen. "Elke grote rivier die door bevolkte gebieden stroomt, zoals de Mekong in Vietnam of de Mississippi, heeft problemen met modderige sedimenten en rode getijden bij zijn monding, ', zegt Fringer.

Door milieuwetenschappers een manier te geven om meer gegevens over troebelheid te verzamelen, kunnen ze computermodellen ontwikkelen om sedimentstromen in verschillende delen van een waterweg te voorspellen, een proces dat bijna net zo complex is als het maken van gelokaliseerde weersvoorspellingen. "Als je kijkt naar de ontwikkeling van grootschalige weersvoorspelling, mensen gebruiken steeds grotere hoeveelheden data van satellieten om de modellen te verbeteren, "Zei Fringer. "Niemand heeft dat gedaan voor sedimenten, en de reden is dat we dat soort gegevens nog niet hebben gehad."