利用无人机在复活节岛海域探测淡水

拉帕努伊岛的居民都知道，虽然被广阔的太平洋包围，但淡水在岛上是一种稀缺商品。没有河流或小溪穿过它的表面，只有三个小的火山口湖，在周期性的干旱中经常干涸。

然而，正如18世纪末欧洲探险家首次报道的那样，复活节岛上的人似乎直接从海里饮水。今天，我们可以观察到动物——最著名的是马——在做同样的事情。

由于地质上的特殊情况，雨水会立即通过多孔的基岩下沉，在那里流入地下含水层。这些淡水出现在海岸线上被称为沿海渗漏点的地方。

宾汉姆顿大学环境研究和人类学的博士后助理研究员罗伯特·迪纳波利解释了这一现象:“在海岸线上的一些地方，有太多的水(从渗水中)流出，基本上是新鲜的。它有点咸，但不是难以下咽的咸。基本上，这不是味道最好的水。”

迪纳波利和卡尔·利波(人类学和环境研究教授);Timothy De Smet(地球物理与遥感实验室主任)和Terry Hunt(来自亚利桑那大学)演示了使用热成像无人机探测这些海岸渗漏位置的有效性。

迪纳波利说，用卫星图像来确定拉帕努伊岛的淡水来源是不可能的，因为像素尺寸太大，无法详细记录沿海渗漏的情况。另一方面，无人机飞行高度较低，可以收集高分辨率图像，以揭示更多细节。

热成像无人机此前曾在夏威夷被用于调查那里的海岸渗漏。然而，利波和迪纳波利不确定这项技术是否也适用于拉帕努伊岛，那里的淡水羽流规模要小得多。他们试点项目的结果令人鼓舞。

在热成像相机出现之前，研究人员真的需要涉水到水里，用手测量温度和盐度。迪纳波利说:“这真的是劳动密集型的，因为你需要步行，然后每10米左右，你需要测量一次。”

无人机系统不仅速度更快，而且它提供了更大水景的更实质性的图片，使研究人员可以从整体上看到它的特征。观察到的一个缺点是，金属屋顶和当地篝火反射的热量扭曲了其中一架飞机上的温度读数。

DiNapoli解释说，某些物体的特征会混淆热成像相机，因此无法记录它们的实际温度。例如，一个金属屋顶在阳光下往往是相当热的，但热成像相机记录它为冷，因为反射辐射。

当无人机起飞时，它开始校准和确定该地区的高温和低温。火灾等异常情况会打乱这种校准。迪纳波利说:“从某种意义上说，它仍然为我们提供了可用的图像，你可以看到温度的相对差异，但它提供给我们的绝对温度相差很大，所以它表示物体比实际温度要冷或热得多。”

在他们的研究中，Lipo和DiNapoli探索了在一个经常干旱的岛屿上，古代社区如何利用这些水。除了收集雨水，拉帕努伊人还建造了名为“puna”的盆地型井，在水流流入大海之前将其拦截。他们还在海洋中建造了水下大坝，以防止海水与渗漏点的淡水混合，尽管这些建筑早已倒塌。

迪纳波利说:“这再次提供了一个有趣的例子，说明那里的人们是如何应对岛上的限制的。”“他们面临着一个非常艰难的生存环境，他们想出了这些有趣的生存策略。”

正如第一批欧洲游客所注意到的，人们也直接从渗漏处的海水中饮水。岛上目前的居民仍然从这些地方抽取水来灌溉庄稼，并为他们的牲畜提供水。

在他们之前的研究中，利波和迪纳波利注意到复活节岛著名的考古特征，如摩埃石台，与淡水资源的位置密切相关。迪纳波利说:“这是他们举行仪式活动的地方，也是他们建造村庄的地方。”

地形也没有成为顽强的岛民的重大障碍。拉帕努伊岛的西侧被陡峭的悬崖环绕，这使得人们很难到达海岸线的渗水处。然而，考古证据和对这一地区人类骨骼的分析表明，人们确实在这些地点下到了海里。在他们的研究论文中，DiNapoli和Lipo调查了一个名为Te Peu的地区，该地区的海岸渗水直接毗邻一个古老的村庄。

这项研究的结果是另一个研究项目的起点，该项目由国家地理基金资助，旨在确定整个岛屿沿海渗漏的位置。这架热成像无人机将在收集数据方面发挥主要作用。

他们希望回答的问题之一是沿海渗漏对长期干旱的反应。在他们上次的研究旅行中，该岛经历了多年的干旱期，两个火山口湖干涸，第三个火山口湖下沉到较低的水位。

“我们在岛上发现了这些沿海渗漏。这表明，当岛屿经历这些干旱事件时，渗漏是最后受影响的水源之一，”迪纳波利说。

一种可能的解释是，当雨水在大雨后进入地下时，它可能会在含水层中停留数年，然后才排入海洋。DiNapoli和Lipo希望在他们即将进行的实地工作中证实这一点，并确定雨水从地下进入大海需要多长时间。

迪纳波利说:“我们不确定，但这是为什么这些渗漏更有弹性的一个潜在解释。”

试点项目的结果是，热成像显示与拉帕努伊(智利复活节岛)古代定居点有关的海底地下水排放羽流，都发表在杂志上遥感．