A sparkle of sunshine helps shark-seeking spotters

(A continuación, el blog en español)

Shark spotting is no easy task. Even the most eagle-eyed boater needs to be lucky enough to come across them.

Drones are already used to find other marine animals, typically surface breathers like whales or those living in clear waters, which allows drone cameras to see beneath the sea surface.

However, as Martin Benavides, a PhD student at the University of North Carolina’s Institute of Marine Sciences, points out, sharks don’t need air. Some sharks also live in rather turbid waters.

Thankfully Benavides’ new study, published in the Journal of Unmanned Vehicle Systems, offers some hope for murky-water shark researchers; mid-day sunshine and little wind doesn’t only make for pleasant weather—it may also be better for drone-based shark photography.

Benavides’ study focused on bonnethead sharks that frequent North Carolina’s estuaries; they are easily identifiable from their scallop-shaped head.

Over multiple days, Benavides flew a fixed-wing drone equipped with cameras over the Newport River Estuary.

Thirty drone flights later, a team of volunteers were tasked with spotting sharks in the photos Benavides captured with the drone. Rather than search for real sharks, Benavides had the shark spotters look for decoys of bonnetheads and the more generic-looking Atlantic sharpnose shark that he planted in the estuary.

By knowing where the decoys were and the conditions on the day of the flight, Benavides was able to calculate when the shark spotters were best able to find and correctly identify bonnetheads.

Although drones can be easily purchased, decoys cannot. While considering how to fashion realistic decoys, an unusual opportunity emerged. The aquarium that funded Benavides’ work had to perform a necropsy on a bonnethead; “We asked if we could trace the shark,” Benavides said. “I put the shark on top of a big piece of paper and traced around the outline [of the shark]… cut out the outline, and then traced the shape onto wood and cut it out,” noting that it was also a rather smelly affair.

Live bonnethead (bottom left corner) and bonnethead decoy (slightly off-center).

Benavides found the likelihood of shark spotters seeing a decoy increased when the decoys were in shallow depths (generally less than 0.7 m), on days with low wind speed and little to no cloud cover, and from photos taken around midday.

The latter condition came as a surprise because that’s when the sun is highest in the sky; “If we have the sun overhead and we’re taking pictures overhead, we’re going to get glare off of the water that could block detection,” Benavides explained.

As it turns out, “it’s better to have more light penetrating the water column then to be worried about glare”. When the volunteers found a decoy, they were largely successful at being able to tell if it was a bonnethead or not, regardless of conditions.

Benavides still encourages researchers to consider their own local conditions before embarking on drone-based surveys. For example, turbidity, which influences the maximum depth at which sharks can be spotted, changes seasonally with tides and with location even within a single estuarine system.

“We have to test the technology out in different habitats, different environments, and really start to understand where we can and make conclusions [on how efficient drones are for shark detection studies].”

Read the paper: Shark detection probability from aerial drone surveys within a temperate estuary in the Journal of Unmanned Vehicle Systems.

*Banner image: Drone photograph of estuary | Martin Benavides
*Translation provided by Martin Benavides

Un destello solar ayuda a los observadores que buscan tiburones

Encontrar tiburones no es tarea fácil. Hasta un navegante con vista de águila tiene que tener suerte para encontrarse con ellos.

Los drones son utilizados para encontrar algunos animales marinos, especialmente los que respiran aire en la superficie como las ballenas o aquellos que viven en aguas claras, ya que esto permite que las cámaras de los drones registren lo que se encuentra por debajo de la superficie del mar.

Sin embargo, como señala Martín Benavides, estudiante de doctorado en el Instituto de Ciencias Marinas de la Universidad de Carolina del Norte, los tiburones al ser también peces no necesitan aire para respirar. Además, cabe indicar que algunos tiburones también viven en aguas bastante turbias.

Afortunadamente, el nuevo estudio de Benavides, publicado en el Journal of Unmanned Vehicle Systems, ofrece algo de esperanza para los investigadores de tiburones de aguas turbias. El sol del mediodía y poco viento no solo crean un clima agradable, sino que también pueden ser los mejores aliados para la fotografía aérea de tiburones con drones.

El estudio de Benavides se centró en los tiburones bonetes (Sphyrna tiburo) que frecuentan los estuarios de Carolina del Norte, mismos que son fácilmente identificados por su cabeza en forma de martillo.

Durante varios días, Benavides voló un dron de ala fija equipado con cámaras sobre el Newport River Estuary.

Treinta vuelos de drones después, un equipo de voluntarios tuvo la tarea de registrar los tiburones en las fotos que Benavides capturó con el dron. En lugar de buscar tiburones verdaderos, Benavides hizo que los observadores de tiburones buscaran señuelos de tiburón bonete y el cazón de ley (Rhizoprionaodon terranovae), un tiburón con aspecto más genérico, que plantó en el estuario.

Al saber dónde estaban los señuelos y las condiciones ambientales el día del vuelo, Benavides pudo calcular cuándo los observadores de tiburones podían encontrar e identificar correctamente los tiburones bonetes con mayor eficacia.

Aunque los drones se pueden comprar fácilmente, los señuelos no. Al considerar cómo crear señuelos realistas, surgió una oportunidad inusual. El acuario que financió el trabajo de Benavides tenía que realizar una necropsia en un tiburón bonete; “Preguntamos, inmediatamente, si podíamos delinear al tiburón”, dijo Benavides. “Puse el tiburón encima de un gran trozo de papel y tracé el contorno [del tiburón] … corté el contorno y luego delineé la forma encima de madera y la corté”.

Benavides descubrió que la probabilidad de que los observadores de tiburones vieran un señuelo aumentaba cuando los señuelos estaban en poca profundidad (generalmente menos de 0.7 m), en días con baja velocidad del viento y poca o ninguna cobertura de nubes, y en fotos tomadas alrededor del mediodía.

La última condición fue una sorpresa porque es cuando el sol está más alto en el cielo; “Si tenemos el sol en lo alto y estamos tomando fotos en ángulo cenital, vamos a tener resplandor del agua que podría bloquear la detección”, explicó Benavides.

Como resultado, “es mejor que penetre más luz en la columna de agua que preocuparse por el resplandor”. Cuando los voluntarios encontraron un señuelo, tuvieron mucho éxito en saber si era un tiburón bonete o no, independientemente de las condiciones ambientales.

Benavides todavía alienta a los investigadores a considerar sus propias condiciones locales antes de embarcarse en muestreos basados en drones. Por ejemplo, la turbiedad, que influye la profundidad máxima a la que se pueden observar los tiburones, cambia estacionalmente, con las mareas, y con la ubicación, incluso dentro del mismo sistema de estuario.

“Tenemos que probar la tecnología en distintos hábitats, distintos ambientes, y realmente comenzar a comprender dónde podemos sacar conclusiones [sobre cuán eficientes son los drones para los estudios de detección de tiburones]”.