Чтобы снизить риски, ученые из Университета Флориды вместе с коллегами из Университета Северной Каролины и Университета Южной Флориды разрабатывают модель, которая будет предсказывать цветение водорослей за сутки. Это позволит заранее предупреждать тех, кто управляет водными ресурсами.

Исследование финансируется грантами Инженерного корпуса армии США на общую сумму $4,4 млн. Руководят проектом Дэвид Каплан, профессор Школы устойчивой инфраструктуры и окружающей среды, и Маурисио Ариас из Университета Южной Флориды.

В недавней статье в Journal of Environmental Management ученые описали свою работу с вредоносными водорослями в реке Калусахатчи — ключевом звене между озером Окичоби и юго-западным побережьем Флориды.

Команда использовала пробы воды и компьютерные алгоритмы, чтобы создать две модели прогнозирования:

• для участков реки, зависящих от стока с окружающих земель,
• для зон, куда поступает вода из озера Окичоби.

Модели оценивают уровень хлорофилла-а — пигмента водорослей, который указывает на риск цветения.

Для участков, зависящих от стока, модель предсказала 49% изменений уровня хлорофилла. А там, где преобладает вода из озера, точность достигла 78%, — поясняет Каплан.

В отличие от сложных прогностических систем, требующих огромных вычислительных мощностей, эти модели просты и удобны для ежедневного использования. В будущем ученые хотят создать инструмент, который поможет снижать риски для всех пресноводных водоемов.

Эту модель можно масштабировать, добавив больше данных. Такой же подход применим к другим регулируемым водоемам по всему миру, — говорит Мария Менчу Мальдонадо, одна из авторов исследования.

Цветение водорослей во Флориде в последние годы наносит серьезный ущерб экологии и экономике. Проблема усугубляется: водоросли появляются чаще и держатся дольше.

Река Калусахатчи была сильно изменена еще в XIX веке — ее углубили и соединили с озером Окичоби для судоходства и контроля наводнений. Теперь качество воды в озере оставляет желать лучшего, а сбросы влияют на уязвимые экосистемы ниже по течению.

Озеро Окичоби — сложный ресурс, — объясняет Каплан. — Нужно балансировать между риском наводнений, экологическим ущербом и потребностями людей. Мы хотим, чтобы сбросы воды происходили в нужное время и в нужном объеме.

Сейчас команда работает над системой, которая за один клик покажет уровень риска: низкий, средний или высокий. Некоторые водоросли производят токсины, опасные для печени, купаться в такой воде рискованно.

Этот проект — важный шаг в борьбе с вредоносным цветением водорослей. Если модель заработает, она:

• Снизит риски для здоровья — люди будут знать, когда купаться опасно.
• Поможет сельскому хозяйству и рыболовству — токсины губят рыбу и делают воду непригодной для орошения.
• Оптимизирует управление водными ресурсами — сбросы из озера Окичоби будут менее разрушительными для экосистем.
• Станет основой для глобальных решений — подобные модели можно адаптировать для других регионов.

Главный вопрос — как модель поведет себя в экстремальных условиях, например, при ураганах или аномальной жаре. Пока точность прогноза для участков с преобладанием стока (49%) оставляет желать лучшего. Нужны дополнительные исследования.

Ранее ученые предложили считать водоросли индикатором нагрева океана.