Øje på himlen:Drone hjælper forskere med at finde ferskvand i havet

Befolkningen på Påskeøen så ud til at drikke direkte fra havet, Europæiske opdagelsesrejsende rapporterede i slutningen af ​​1700'erne. Og i dag, du kan se dyr – mest berømte heste – gøre det samme.

Hvad sker der?

Mens omgivet af et stort hav, ferskvand er en mangelvare på Rapa Nui, som øen er kendt af sine indfødte indbyggere. Ingen floder eller vandløb krydser dens overflade, og den har kun tre små kratersøer, der kan tørre op under periodiske tørkeperioder.

På grund af et særpræg af geologi, regnvand synker straks ned gennem det porøse grundfjeld, hvor den føder en underjordisk grundvandsmagasin, forklarede Binghamton Universitys Robert DiNapoli, en postdoc-forsker i miljøstudier og antropologi. Det ferskvand kommer frem på steder på kysten kendt som kystsiv.

"På nogle af disse steder på kystlinjen, der kommer så meget vand ud (fra siver), at det stort set er friskt. Det er lidt salt, men ikke usmageligt salt, " sagde DiNapoli. "Det er bare ikke det bedste vand, i bund og grund."

DiNapoli, Professor i antropologi og miljøstudier Carl Lipo, Direktør for geofysik og fjernmålingslaboratoriet Timothy De Smet og Terry Hunt fra University of Arizona demonstrerede for nylig effektiviteten af ​​termiske billeddannelsesdroner til at opdage placeringen af ​​disse kystsiv. Resultaterne af deres pilotprojekt, "Termisk billeddannelse viser undersøiske grundvandsudledningsfaner forbundet med gamle bosættelser på Rapa Nui (påskeøen, Chile), "blev for nylig offentliggjort i Remote Sensing.

Det er ikke muligt at bruge satellitbilleder til at identificere ferskvandskilder på Rapa Nui, fordi pixelstørrelserne er for store til at registrere kystsiv i nogen detaljer, DiNapoli forklarede. En drone, på den anden side, flyver i lavere højder og kan samle billeder i høj opløsning.

Termiske billeddannelsesdroner var tidligere blevet brugt i Hawai'i til at undersøge kystsiv der. Lipo og DiNapoli, imidlertid, vidste ikke om denne teknologi ville fungere i Rapa Nui, hvor ferskvandsfanerne var meget mindre i skala. Som de opdagede i deres pilotprojekt, det gjorde.

Før termiske kameraer, forskere havde bogstaveligt talt brug for at vade ud i vandet og måle temperatur og saltholdighed i hånden.

"Det er virkelig arbejdskrævende, fordi du skal gå og derefter hver 10. meter eller deromkring, du skal tage en måling, " sagde DiNapoli.

Dronesystemet er ikke kun hurtigere, men det giver et mere substantielt billede af det større vandelement, giver forskerne mulighed for at se dens karakteristika som en helhed. Der er en ulempe, dog:varmen, der reflekteres fra metaltage og et lokalt bål, skævvoksede temperaturmålingerne på en af ​​flyvningerne.

Visse objekter har egenskaber, der forvirrer termokameraet, og dermed registreres deres faktiske temperatur ikke, DiNapoli forklarede. Et metaltag i solen, for eksempel, har tendens til at være ret varm, men termokameraerne registrerer det som koldt på grund af den reflekterede stråling.

Når dronen letter, den begynder at kalibrere og bestemme områdets høje og lave temperaturer. Uregelmæssigheder såsom brande afslører denne kalibrering.

"Det giver os stadig brugbare billeder i den forstand, at du kan se relative forskelle i temperatur, men den absolutte temperatur, det giver os, er vildt dårligt, så det siger, at tingene er meget koldere eller meget varmere, end de faktisk er, " han sagde.

Strategier for overlevelse

I deres forskning, Lipo og DiNapoli undersøger, hvordan gamle samfund brugte disse siver, på en ø, hvor tørke er almindelig.

Udover at opsamle regnvand, Rapa Nui-folket konstruerede også bassin-type brønde kaldet puna, der opsnapper strømmen fra grundvandsmagasinet, før det når havet. De byggede også undervandsdæmninger i havet for at forhindre havvandet i at blande sig med ferskvandet ved sivepladserne, selvom disse strukturer for længst er smuldret væk.

"Det giver igen et interessant eksempel på, hvordan folkene der reagerede på øens begrænsninger, " sagde DiNapoli. "De stod over for et meget vanskeligt sted at bo, og de fandt på disse interessante strategier for at overleve."

Som de første europæiske besøgende bemærkede, folk drak også direkte fra havet ved siver. Øens nuværende indbyggere pumper stadig vand direkte fra disse ferskvandspletter i havet og bruger det til at vande afgrøder og skaffe vand til deres husdyr.

I deres tidligere forskning, Lipo og DiNapoli bemærkede, at Påskeøens berømte arkæologiske træk, såsom moai-platformene, hænger tæt sammen med ferskvandsressourcernes placering.

"Det er her, de laver deres ceremonielle aktiviteter, det er her de bygger deres landsbyer, " sagde DiNapoli.

Topografien viste sig heller ikke at være en væsentlig hindring for de modstandsdygtige øboere. Rapa Nuis vestlige side er omkranset af stejle klipper, hvilket ville have gjort det svært for folk at få adgang til kystlinjen siver. Arkæologiske beviser og analyser af menneskelige knogler i dette område tyder på, imidlertid, at folk var på vej ned til havet på disse steder. I avisen, DiNapoli og Lipo undersøgte et område kaldet Te Peu, hvor kystsiv er placeret direkte ved siden af ​​en gammel landsby.

Yderligere forskning

Undersøgelsens resultater er udgangspunktet for et andet forskningsprojekt, finansieret af et National Geographic -tilskud, at identificere placeringen af ​​kystsiv på hele øen. Den termiske billeddannende drone vil spille en stor rolle i indsamlingen af ​​dataene.

Et af de spørgsmål, de håber at få svar på, er, hvordan kystsiv reagerer på langvarige tørkeperioder. Under deres sidste forskningsrejse, øen oplevede en flerårig tørperiode, som udtørrede to af kratersøerne og sænkede den tredje til lave niveauer.

"Men vi identificerede disse kystnære siver rundt om øen. Det tyder på, at når øen oplever disse tørkebegivenheder, siverne er en af ​​de sidste vandkilder, der er påvirket af det, " sagde DiNapoli.

En potentiel forklaring:Når vandet går under jorden efter kraftig regn, det forbliver sandsynligvis i grundvandsmagasinet i flere år, før det løber ud i havet. I deres kommende feltarbejde, DiNapoli og Lipo vil forsøge at bekræfte dette, og bestemme, hvor lang tid det tager regnvand at gøre sin underjordiske rejse til havet.

"Det ved vi ikke med sikkerhed, men det er en mulig forklaring på, hvorfor disse siver er mere modstandsdygtige, " sagde DiNapoli.