Un mapa espacial del uso del agua para el área de la finca investigada, generado utilizando datos de CubeSat y un modelo de evapotranspiración adaptado. Crédito: Sensores remotos , Atribución Creative Commons (CC BY)
Para conservar y gestionar el agua dulce, particularmente en regiones áridas como Arabia Saudita, es importante comprender cómo se usa el agua todos los días. Los científicos de KAUST están utilizando datos recopilados por satélites del tamaño de una caja de zapatos, o CubeSats, para obtener más información sobre el uso diario del agua en la agricultura.
Se estima que el 90 por ciento de los suministros de agua dulce de Arabia Saudita se utilizan en el riego de cultivos, pero gran parte de esto proviene de acuíferos insostenibles. Sin embargo, mantener un registro de los flujos de agua es increíblemente difícil y no hay estimaciones que rastreen el consumo agrícola por área a lo largo del tiempo.
"Mi trabajo tiene como objetivo estimar la cantidad de agua utilizada por los cultivos utilizando imágenes satelitales y datos meteorológicos fácilmente disponibles, "dice Bruno Aragon, en el Centro de Reutilización y Desalación de Agua de KAUST, quien realizó la investigación con compañeros de trabajo en Planet y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en los EE. UU., bajo la supervisión de Matthew McCabe de KAUST. "Usando técnicas de modelado por computadora, luego podemos estimar la transpiración de las plantas (el agua que usan las plantas para crecer y mantenerse frescas) y la evaporación del suelo, el agua perdida a la atmósfera desde el suelo ".
Los CubeSats proporcionan datos casi diarios con una resolución de píxeles de 3 metros, casi 100 veces el nivel de detalle espacial en otros datos de satélite, como los recopilados por Landsat 8. Sobre la base de su trabajo anterior, En este proyecto, el equipo recopiló datos de CubeSat que cubren una pequeña área de campos de maíz irrigados en Arabia Saudita. Luego utilizaron un programa de aprendizaje automático para corregir la variabilidad atmosférica de las imágenes y llevarlas a los estándares de grado de investigación.
Los agricultores a menudo riegan uniformemente sus cultivos utilizando pivotes sin prestar especial atención a las áreas del campo que necesitan más o menos agua. El equipo instaló sistemas terrestres para recopilar datos de evapotranspiración y del clima local para compararlos con los datos derivados de CubeSats. Crédito: Sensores remotos , Atribución Creative Commons (CC BY)
Los investigadores pusieron las imágenes en el modelo del Laboratorio de Propulsión a Chorro Priestley-Taylor, un modelo existente para medir la evapotranspiración. Aragón también modificó el modelo para incorporar datos ambientales locales, como el calor y la humedad del suelo y la temperatura del aire.
"Evaluamos el rendimiento del modelo con datos recopilados por equipos en el sitio en el suelo, ", dice Aragon." Nuestro modelo basado en CubeSat proporcionó una buena estimación del uso del agua, similar a otras recuperaciones basadas en satélites. Nuestra técnica tiene la clara ventaja de una resolución y un detalle enormemente mejorados. La resolución y las recuperaciones casi diarias permiten la detección de eventos específicos en el desarrollo del cultivo, reduciendo significativamente las probabilidades de perder cambios importantes en campos individuales ".
El equipo planea mejorar aún más su técnica. Se podrían obtener mejores estimaciones de la humedad del suelo agregando tecnología de imágenes térmicas o de microondas a los CubeSats, por ejemplo, y otros datos importantes para incluir el tipo de cultivo, altura y biomasa de la vegetación, todo lo cual afecta la cantidad de agua necesaria en un momento dado.
Uno de los campos de la zona de estudio. Crédito: Sensores remotos , Atribución Creative Commons (CC BY)
Aragón visitará próximamente el Laboratorio de Propulsión a Chorro en California, investigando mejoras en el modelo para el monitoreo de la vegetación como parte de un proyecto vinculado al sensor ECOSTRESS de la NASA, que se instaló recientemente en la Estación Espacial Internacional.
"La misión ECOSTRESS tiene como objetivo rastrear la respuesta de la biosfera a los cambios en la disponibilidad de agua a nivel diurno:en otras palabras, rastrea el estrés global de las plantas a lo largo del día, ", dice Aragón." Espero aprender mucho sobre esta ubicación que podamos aplicar a nuestro trabajo sobre el uso del agua en los cultivos ".
Desarrollo de cultivos y uso de agua para un pivote de maíz específico. Las imágenes de CubeSat permiten la observación de las diferencias dentro del campo para diferentes fechas de siembra para las partes superior e inferior del campo. Crédito: Sensores remotos , Atribución Creative Commons (CC BY)
