Towards Understanding Underwater Weather Events in Rivers Using Autonomous Surface Vehicles

要約

気候変動により、ハリケーンや冬の嵐などの異常気象の頻度と激しさが増大しています。
洪水と潮流、流出、土砂の複雑な相互作用は、浸食や都市インフラの破壊などのさらなる危険を生み出し、結果として河川や生態系の健全性に影響を与えます。
航空機に搭載された衛星やセンサーは濁った海域を通過できないため、これらの水中現象の観測はまれです。
Autonomous Surface Vehicles (ASV) は、これらの複雑で動的な水中現象を追跡し、マッピングする手段を提供します。
この研究は、河川の物理的および化学的パラメータを測定できる一連のセンサーを備えた ASV を使用して収集した高解像度データの暫定結果を強調しています。
測定値は、満潮時と干潮時のフィラデルフィア地域のスクールキル川下流域に沿って取得されました。
このデータは、洪水による水深の変化についての理解を深めるために活用されます。
混合ゾーンと停滞ゾーンのダイナミクスと水質への影響。
微細な堆積物の懸濁と再懸濁のダイナミクス。
このデータは、将来の野外実験で得られる情報を最大化できる ASV の適応サンプリング戦略の開発への洞察も提供します。

要約(オリジナル)

Climate change has increased the frequency and severity of extreme weather events such as hurricanes and winter storms. The complex interplay of floods with tides, runoff, and sediment creates additional hazards — including erosion and the undermining of urban infrastructure — consequently impacting the health of our rivers and ecosystems. Observations of these underwater phenomena are rare, because satellites and sensors mounted on aerial vehicles cannot penetrate the murky waters. Autonomous Surface Vehicles (ASVs) provides a means to track and map these complex and dynamic underwater phenomena. This work highlights preliminary results of high-resolution data gathering with ASVs, equipped with a suite of sensors capable of measuring physical and chemical parameters of the river. Measurements were acquired along the lower Schuylkill River in the Philadelphia area at high-tide and low-tide conditions. The data will be leveraged to improve our understanding of changes in bathymetry due to floods; the dynamics of mixing and stagnation zones and their impact on water quality; and the dynamics of suspension and resuspension of fine sediment. The data will also provide insight into the development of adaptive sampling strategies for ASVs that can maximize the information gain for future field experiments.

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