Por ocho años, una zona de Luxemburgo de unos 300 kilómetros cuadrados estaba sometida a vigilancia especial. Grupos de investigación de toda Europa analizaron la zona de captación del río Attert, drones volaron sobre él con cámaras termográficas, y los satélites midieron la radiación. Mientras tanto, Los equipos de investigación estaban en los campos determinando la composición del suelo. Luego, los datos se utilizaron para elaborar cálculos de modelado por computadora. El objetivo de estos esfuerzos era resolver un misterio que ha intrigado a la gente desde los inicios de la agricultura:¿Cómo fluye el agua en la superficie de la Tierra y en el suelo?

Esta pregunta no solo es relevante para la agricultura, también es fundamental para comprender el impacto del cambio climático o predecir las consecuencias de los desastres naturales. A partir de ahora, el conocimiento es incompleto y factores como la vegetación se suman a la complejidad de la situación. Hacer frente a esta complejidad fue el objetivo del proyecto internacional CAOS, abreviatura de captaciones como sistemas organizados, que involucró a grupos de investigación de Austria, Alemania y Luxemburgo. Una parte del proyecto se llevó a cabo bajo los auspicios del hidrólogo Karsten Schulz de la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida Aplicadas de Viena y fue financiado por el Fondo Austriaco de Ciencias FWF. Usando nuevos métodos para sus investigaciones, el grupo vienés se centró especialmente en el análisis de imágenes térmicas tomadas por drones y satélites.

Datos irregulares

Así es como Schulz explica los desafíos para comprender los flujos de agua en la superficie de la Tierra:"En primer lugar, están las precipitaciones, que es quizás el componente más difícil porque, para ser bastante honesto, no sabemos exactamente cuánta lluvia cae realmente ". Hay mediciones de radar de área terrestres y mediciones puntuales en estaciones meteorológicas, pero entre los dos Mucho sigue siendo incierto. "Especialmente en la región alpina, las medidas son muy propensas a errores, "señala Schulz.

En su opinión, medir la descarga de agua, es decir., la cantidad de agua en los ríos, ya funciona bastante bien, pero es particularmente difícil determinar la evaporación del agua de la superficie de la Tierra. "En Austria en particular, hay pocos datos disponibles sobre este aspecto, porque apenas hay puntos de medición, "dice Schulz.

La complejidad y variabilidad del suelo presenta un desafío adicional:"Muy a menudo, la escorrentía que sigue a la precipitación está controlada por la estructura porosa gruesa del suelo, que está determinado, entre otras cosas, por la actividad de las lombrices de tierra. Por esta razón, el proyecto tenía su propio grupo de trabajo que estudiaba las madrigueras de las lombrices de tierra y trataba de cuantificarlas y predecir su estructura ".

La evaporación proporciona un efecto de enfriamiento.

El río Attert fue seleccionado porque su área de captación cuenta con una red particularmente densa de estaciones de medición, lo que lo convierte en un área de prueba perfecta para refinar modelos y desarrollar una imagen lo más completa posible de todos los procesos involucrados. El cometido de Schulz y su grupo era la teledetección, es decir, observar los procesos desde el aire mediante cámaras termográficas, entre otras cosas. "Echamos un vistazo a todo el sistema utilizando sensores térmicos remotos y caracterizamos el área de captación en términos de sus funciones, "Explica Schulz.

La temperatura de la superficie terrestre permite a los investigadores sacar conclusiones sobre la evaporación. La evaporación disminuye donde la temperatura de la superficie es alta porque solo hay menos agua disponible, y falta el efecto de enfriamiento de la evaporación. Donde hay agua, la energía se utiliza para la evaporación y, en consecuencia, las temperaturas son más bajas.

Las imágenes térmicas por sí solas no proporcionan suficiente información, razón por la cual el grupo de investigación los combinó con imágenes de cámaras convencionales. El grupo de Schulz estudió imágenes de un período de diez años y sometió estos datos al denominado análisis de componentes principales. Este método les permite identificar las estructuras relevantes en grandes cantidades de datos. El objetivo había sido identificar áreas con un comportamiento hidrológico similar. "También hemos utilizado los datos de esta zona para caracterizar y clasificar la vegetación con el fin de poder deducir las propiedades del suelo del resultado, "explica Schulz.

Apuntando a un modelo preciso

Junto con los resultados de los otros grupos internacionales, Los hallazgos de Schulz y su equipo se integraron en un nuevo modelo de flujo de agua para la región de Attert. "Nuestro trabajo se utilizó para determinar qué resolución espacial de la fotografía aérea era necesaria para mapear todas las características relevantes del paisaje y para determinar cómo se puede incorporar la información del suelo en el modelo". Schulz considera que el nuevo modelo derivado del proyecto de investigación básica es un gran paso adelante:"Modelos hidrológicos anteriores, como los que usamos tradicionalmente en los sistemas de pronóstico de inundaciones, no tengo, como una regla, implementó esta interacción entre el agua y la vegetación en el suelo ". Los nuevos hallazgos facilitan mejores pronósticos para la agricultura y para las consecuencias de las inundaciones. A partir de 2011, El proyecto CAOS se desarrolló en dos fases y se completó a fines de 2019.