Die Forschung zielt darauf ab, das HAB-Management zu transformieren

SANIBEL-CAPTIVA CONSERVATION FOUNDATION

Die Sanibel-Captiva Conservation Foundation berichtete, dass ihr Marine Lab die Feldkampagne für eine Wasserprobenahme leitet, die ein hochmodernes Transformatormodell mit künstlicher Intelligenz nutzt, um den Wasserfluss vom Lake Okeechobee zum Caloosahatchee besser zu steuern. Probenanalysen werden in Modellsimulationen integriert, um die Ursachen schädlicher Algenblüten (HABs) zu identifizieren und Ziele für notwendige Verbesserungen der Wasserqualität festzulegen.

Das SCCF arbeitet mit dem Center for Coastal Solutions der University of Florida und anderen UF-Forschern zusammen, um Wassermanager bei der Bereitstellung von Süßwasser anzuleiten und gleichzeitig die negativen Auswirkungen der Nährstoffbelastung durch Gartenbauaktivitäten zu minimieren.

Ein besonderes Merkmal des Modells ist seine Fähigkeit, auf die relevantesten Informationen zu achten, für deren Arbeit es trainiert wurde. Im Projekt trainiert das Team das Modell, um aus jahrelangen archivierten Daten zu lernen, um Variablen wie Stromfluss, Salzgehalt und Nitratkonzentration vorherzusagen.

Als Co-Hauptforscher nutzt Marine Lab-Direktor Dr. Eric Milbrandt Methoden zur früheren HAB-Erkennung durch die kontinuierlichen Wasserqualitätsüberwachungsstationen des River, Estuary and Coastal Observing Network und ein umfassendes, gezieltes Probenahmeprogramm – entscheidende Werkzeuge in einer Region, in der die Wasserqualität sehr hoch ist Die Überwachung erfolgte größtenteils als Reaktion auf Blüteereignisse.

„Die Modellierung zur besseren Vorhersage schädlicher Algenblüten wird durch eine Feldkampagne zur Wasserprobenahme vom Okeechobee-See bis zum Golf von Mexiko unterstützt und validiert“, sagte Milbrandt, der die Probenahme leitet. „Wir sammeln Daten zur Wasserqualität und Wasserproben, die den Forschern der University of Florida, Dr. Elise Morrison und Ed Phlips, übergeben werden. Andere Wasserproben werden im SCCF Marine Lab analysiert.“

SANIBEL-CAPTIVA CONSERVATION FOUNDATION

Das Modell lernt, die aktuellen Bedingungen im Wasser und die Wettervorhersage einer Region zu lesen und trifft dann bis zu 14 Tage lang genaue Vorhersagen für das untersuchte Gebiet. Die Fähigkeit von Transformer-Modellen, Informationen aus großen Datensätzen zu extrahieren, hat im Vergleich zu früheren Methoden der hydrologischen Modellierung zu einer besseren Leistung geführt und kann ein breiteres Spektrum an Variablen modellieren.

Die Projektteammitglieder Morrison, Assistenzprofessor an der Engineering School of Sustainable Infrastructure and Environment, und Phlips, Professor an der School of Forest, Fisheries and Geomatic Sciences am Institute of Food and Agricultural Sciences, entwickeln neuartige Methoden zur Probenahme der Wasserqualität Identifizieren Sie die spezifischen Nährstoffquellen, die HABs antreiben, ihren Ursprung und ihre Auswirkungen auf Phytoplankton-Algengemeinschaften.

Milbrandt betonte die Bedeutung einer konzentrierten wissenschaftlichen Fokussierung auf das Ökosystem.

„Wir leben und arbeiten auf einer Barriereinsel mit begrenztem lokalem Fachwissen. Daher ist dieses Projekt spannend, da in der Region zahlreiche neue Werkzeuge und Kenntnisse bereitgestellt werden, um den Rückgang der Wasserqualität zu bewältigen“, sagte er. „HABs verursachen viele negative Auswirkungen, von Fischsterben über große hypoxische (sauerstoffarme) Zonen bis hin zu Blaualgenblüten, die unsere Wasserstraßen verstopfen, was sich allesamt negativ auf unsere auf Tourismus basierende Wirtschaft auswirkt.“

Der SCCF berichtete, dass der nächste Schritt darin bestehe, das Transformatormodell in Echtzeit mit Daten von Wettervorhersageagenturen anzuwenden, um Vorhersagen auf täglicher Basis zu automatisieren.

Diese Arbeit ist Teil eines Projekts zur Integration von See-, Wassereinzugsgebiets- und Flussmündungsmodellen, um das Wassermanagement bei der Abschwächung der Auswirkungen von HABs zu unterstützen. Das Projekt ist eine Partnerschaft zwischen UF, der University of South Florida, der North Carolina State University und SCCF und wird vom US Army Corps of Engineers finanziell unterstützt.

Bei der Studie handelt es sich um einen mehrgleisigen Ansatz von UF-Forschern und ihren Mitarbeitern zu einem Phänomen, das Küstenökosysteme, insbesondere im Südwesten Floridas, häufiger heimgesucht hat.

Eine von UF durchgeführte und im Jahr 2020 veröffentlichte Studie zeigte, dass es in einem Landkreis in Florida über einen Zeitraum von 16 Jahren 28 Mal einen Monat mit 15 oder mehr Tagen Rotflut gab. Sie alle ereigneten sich in einem von sechs Landkreisen – Pinellas, Manatee, Sarasota, Charlotte, Lee oder Collier –, der 200 Meilen Küstenlinie im Südwesten Floridas umfasst.

Der stellvertretende Direktor des Center for Coastal Solutions, Dr. David Kaplan, und ein Team von dem Zentrum angeschlossenen Wissenschaftlern und Ingenieuren der UF, der University of South Florida, der North Carolina State University und der SCCF erhielten im Jahr 2021 2,3 Millionen US-Dollar vom Army Corps, um zu untersuchen, wie Wasser und Nährstoffe funktionieren Das Wasser, das aus dem Lake Okeechobee und dem Wassereinzugsgebiet des Caloosahatchee River fließt, interagiert mit Gezeiten, Strömungen und Wellen an der Küste und beeinflusst so die Küstenwasserqualität. Die finanzielle Unterstützung läuft bis September 2024.