Comment le capteur hyperspectral de Corning aide les scientifiques à s'attaquer au grave problème des algues de New York | Corning

Sur la rive du lac Chautauqua, dans l'État de New York, un groupe de scientifiques a levé les yeux, suivant un drone qui arpentait le ciel. Alors qu'ils regardaient en l'air, ils cherchaient ce qui se trouvait en dessous. De l'eau d'un vert éclatant clapote sur la plage: une efflorescence algale nuisible (HAB) perturbe l'écosystème du lac. Le drone - un appareil télécommandé de deux pieds et demi de haut - transportait le capteur d'imagerie hyperspectrale (HSI) Corning^® microHSI™ 410 SHARK, recueillant des données sur la mystérieuse efflorescence en dessous.

Les HAB sont un ensemble d'algues bleu-vert qui se présentent de plusieurs façons. Souvent, elles apparaissent comme de la peinture à la surface de l'eau. D'autres fois, il s'agit d'une écume striée. Leur couleur peut varier. Lorsque les passants observent et signalent les HAB au département de la conservation de l'environnement de New York, il est généralement trop tard.

Les toxines produites par les efflorescences algales nuisibles peuvent causer des problèmes de santé allant de l'irritation de la peau aux troubles neurologiques et aux problèmes digestifs, a déclaré le Dr Courtney Wigdahl-Perry, Professeur associé de Biologie à l'Université d'État de New York (SUNY) à Fredonia. "Dans le cas des animaux de compagnie et du bétail, on sait que cela peut causer la mort."

Wigdahl-Perry est un scientifique qui effectue des recherches sur les HAB afin de fournir aux gestionnaires de lacs des informations sur les raisons, les lieux et les moments où ces efflorescences se produisent dans l'État. Les HAB sont non seulement un danger pour la santé publique, mais ils nuisent également au tourisme local en provoquant la fermeture des plages. De plus, lorsque les algues se décomposent, les bactéries monopolisent l'oxygène du lac, ce qui entraîne la mort des poissons.

L'État de New York a considéré les HAB comme une "menace". En 2018, le gouverneur Andrew Cuomo a lancé une initiative de 65 millions de dollars pour lutter contre ces efflorescences, qui se développent lorsque les températures sont plus chaudes et se nourrissent de l'azote et du phosphore présents dans les eaux de ruissellement agricoles provenant des engrais synthétiques et du fumier. La même année, Corning Enterprises s'est engagée à verser 50.000 dollars pour l'élaboration d'un plan global du bassin versant couvrant les lacs Finger, dans la zone entourant le siège de Corning à New York.

Mme Wigdahl-Perry a rencontré Patrick Jackson, Directeur de la gestion globale de l'énergie (GEM) de Corning, au sein d'un comité directeur dirigé par l'État et chargé de lutter contre les HAB. Le programme GEM de Corning supervise l'utilisation de l'eau à l'échelle mondiale et met en œuvre des projets de conservation, de réduction des coûts et d'amélioration des cours d'eau locaux. En plus de l'attrait des Finger Lakes pour Corning, Jackson a déclaré que le projet HAB est une responsabilité de l'entreprise.

Les gens aiment se divertir sur les Finger Lakes, a déclaré Jackson. "Nous voulons des eaux pures, non seulement pour protéger la santé et l'environnement, mais aussi pour mieux servir la communauté dans laquelle Corning fait des affaires. Corning s'est donc impliquée."

En partenariat avec l'État de New York, Corning et d'autres entreprises se sont également associées à des écoles de la SUNY. Corning a fourni quatre capteurs HSI pour aider. Bien que COVID-19 ait interrompu les vols au-dessus des Finger Lakes, la recherche se poursuit maintenant.

Sur le rivage, les scientifiques - Mme Wigdahl-Perry, son collaborateur, le Dr Timothy de Smet de l'université de Binghamton, et leurs étudiants chercheurs de premier cycle - attendent avec impatience les données hyperspectrales recueillies par le microHSI™ 410 SHARK. Le capteur, fabriqué à Keene, dans le New Hampshire, prend la lumière entrante réfléchie par les surfaces et la divise en de nombreuses bandes spectrales, dont la plupart ne sont pas visibles par l'œil humain. Chaque matériau - le sol, l'eau, la végétation, une tasse à café - possède une signature spectrale unique basée sur la façon dont il reflète ou émet le rayonnement électromagnétique.

Qu'il soit tenu à la main, piloté dans un drone ou en orbite autour de la Terre, un capteur HSI prend des photos qui, lorsqu'elles sont associées au bon logiciel, peuvent discriminer les différences en fonction de la signature spectrale d'un matériau. Le microHSI™ 410 SHARK n'est pas seulement compact et léger, il offre des performances d'imagerie spectrale exceptionnelles, permettant de détecter des anomalies environnementales, telles que des fuites de pipeline. Ce capteur est optimisé pour le marché de la télédétection commerciale, plus précisément l'agriculture de précision, l'évaluation et la gestion environnementale du terrain et de la végétation, et l'exploration minière. Les données de ces capteurs sont également utilisées pour les infrastructures et la défense.

Dans ce cas, le capteur HSI peut détecter les HAB dans leurs différents états de croissance et peut identifier où ils commencent et comment ils se déplacent.

Les approches traditionnelles de surveillance des HAB s'appuient sur des lieux d'échantillonnage limités ou sur des rapports de spectateurs. Il est rare que nous puissions utiliser une approche spatiale et systématique pour comprendre ce qui se passe pendant la durée de vie de l'efflorescence, a déclaré Mme Wigdahl-Perry. "Les caméras hyperspectrales du drone nous permettent d'observer simultanément un plus grand nombre de zones du lac et de différencier les groupes d'algues nuisibles de ceux qui ne le sont pas "

Les informations recueillies par les scientifiques via le capteur HSI peuvent aider les gestionnaires de lacs à atténuer les efflorescences et à les prévenir à l'avenir. Les traitements varient d'un lac à l'autre, mais les informations peuvent aider les gestionnaires de lacs à évaluer les nutriments qui alimentent les HAB dans l'eau.

En travaillant avec les capteurs HSI de Corning, les étudiants acquièrent également une expérience concrète de l'analyse des problèmes environnementaux. Et ils sont toujours enthousiastes les jours où ils peuvent faire voler un drone, dit Wigdahl-Perry.

Regarder des images aériennes est très puissant, a déclaré Mme Wigdahl-Perry. "Donner à nos étudiants la possibilité de travailler avec des applications du monde réel, de collecter les données et d'analyser de grands ensembles de données, est vraiment puissant pour les préparer à se développer et réaliser de beaux projets."

La prochaine fois que vous verrez un drone voler au-dessus de vous, regardez ce qui se trouve en dessous. Les personnes qui le pilotent sont peut-être à la recherche de réponses qui pourraient changer la communauté et l'environnement.