Innovazioni sui sensori che consentono di monitorare accuratamente la qualità dell’acqua
Gli ecosistemi acquatici sono minacciati dallo sviluppo umano, dall’inquinamento e da vari usi industriali. Il monitoraggio della qualità dell’acqua è pertanto cruciale per la tutela della vita acquatica, contribuendo a identificare precocemente i problemi e consentendo di intraprendere azioni efficaci. «I satelliti forniscono una copertura per l’osservazione degli oceani, delle zone costiere e delle acque interne senza precedenti», afferma Stefan Simis, coordinatore del progetto MONOCLE, del Laboratorio marino di Plymouth, nel Regno Unito. «Tuttavia, l’interferenza atmosferica può condurre a risultati meno affidabili, la cui prevedibilità si dimostra difficile senza osservazioni di riferimento effettuate a terra.» Un problema spinoso nel fornire prodotti satellitari affidabili, ad esempio per dimostrare la proliferazione di alghe o l’inquinamento associato a deflusso del terreno, consiste nella scarsità di osservazioni adeguate in situ con cui paragonarli. Questa carenza di dati è globale, ma è particolarmente evidente nelle regioni in via di sviluppo.
Misurare con accuratezza il colore dell’acqua
L’obiettivo del progetto MONOCLE, finanziato dall’UE, è stato pertanto migliorare il monitoraggio dell’acqua riducendo il costo di sensori ottici, per contribuire alla calibrazione dei dati satellitari. Il team del progetto intendeva inoltre garantire che tutte le soluzioni basate su sensori fossero convenienti e disponibili a quante più persone possibili. A tal fine, ha sviluppato sistemi estremamente autonomi per ridurre i costi di manutenzione e di elaborazione dati, nonché dispositivi a basso costo che potrebbero essere impiegati da figure non esperte. È stata usata una licenza open-source e sono stati sviluppati materiali per gli utenti indipendenti. In totale, sono stati sviluppati otto sistemi di sensori a basso costo e servizi di dati associati, che comprendevano tre sistemi di radiometria di riferimento, telecamere per imaging installate su droni di tipo commerciale, nonché osservazioni relative al colore e alla trasparenza. Queste innovazioni sono state successivamente testate all’interno di gruppi esistenti di scienza dei cittadini per garantirne la fruibilità e valutate in relazione alle specifiche tecniche e dei costi. «Alcuni dei prodotti dimostrativi che abbiamo realizzato sono disponibili per l’acquisto», osserva Simis. «Le informazioni di contatto del fornitore sono disponibili attraverso il sito web del progetto, assieme a una panoramica delle modalità di interazione e di contributo alla crescente raccolta di dati generata dai dispositivi MONOCLE.»
Metodi per integrare i dati
Il futuro coinvolgimento di cittadini scienziati per contribuire alla raccolta e all’interpretazione dei dati ha goduto di un’attenzione particolare all’interno del progetto MONOCLE. Un passo fondamentale consiste nel garantire la possibile integrazione di questi dati all’osservazione satellitare e alle stazioni di riferimento di alta gamma, consentendo agli scienziati di affidarsi a dati di qualità elevata provenienti da molteplici fonti. «Tali metodologie, assieme ai casi di dimostrazione, hanno evidenziato l’importanza di osservazioni non esperte in zone con carenza di dati», aggiunge Simis. «Sebbene la tecnologia sia pronta, l’impegno delle comunità nell’affrontare i problemi locali sarà ora fondamentale.»
Un’ampia gamma di servizi di dati
I partecipanti al progetto MONOCLE sono fiduciosi del fatto che le reti di osservazione in situ quali quelle testate, che sfruttano strategie di osservazione sia autonome che partecipative, miglioreranno drasticamente la copertura per l’osservazione dell’acqua e forniranno misurazioni più accurate. Il team continuerà a sostenere il potenziale di innovazione di sviluppatori dell’applicazione, consulenti ambientali e analisti dei dati ben oltre la durata del progetto. Questo perché tutti i servizi di dati sono progettati per essere non esclusivi e funzionano mediante gli standard di dati interoperabili dell’Open Geospatial Consortium (OGC), permettendo in gran parte il riutilizzo. Questo sistema consente agli sviluppatori di connettersi ai servizi di dati con strumenti di visualizzazione e analisi dei dati, fornendo interfacce utente che possono essere facilmente estese. «L’ampliamento della nostra rete sensoriale aiuterà le agenzie e i servizi spaziali globali a calibrare i loro dati satellitari e a convalidare informazioni relative ad acque otticamente complesse», afferma Simis. «La scienza dei cittadini può inoltre contribuire a sostenere le agenzie ambientali integrando o reindirizzando gli sforzi dal monitoraggio di routine, in particolare in ubicazioni ad oggi scarsamente campionate.»
Parole chiave
MONOCLE, acquatico, ecosistema, inquinamento, satellite, sensore, qualità dell’acqua, monitoraggio dell’acqua
