Ποσοτικοποίηση άρδευσης από το διάστημα που εκμεταλλεύεται δορυφορικά προϊόντα υγρασίας εδάφους
Πάνω από 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι πλήττονται επί του παρόντος από το στρες του νερού, αριθμός που αναμένεται να αυξηθεί δραματικά με την αύξηση του πληθυσμού, την οικονομική ανάπτυξη και τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής (Ηνωμένα Έθνη, 2018). Η σίτιση του αυξανόμενου και πιο εύπορου πληθυσμού του κόσμου θα απαιτήσει αύξηση της γεωργικής παραγωγής κατά 25-70% έως το 2050 με αντίστοιχη αύξηση στις απολήψεις νερού, που ήδη αντιπροσωπεύει το 70% της παγκόσμιας ζήτησης γλυκού νερού (Ferguson et al., 2018). Επομένως, τα κατάλληλα δεδομένα άρδευσης είναι ζωτικής σημασίας για την αύξηση της αποδοτικότητας και της βιωσιμότητας της γεωργικής παραγωγής. Επιπλέον, η άρδευση επηρεάζει το περιφερειακό κλίμα και, ως εκ τούτου, τις προβλέψεις για την κλιματική αλλαγή για το μέλλον.
Ωστόσο, αυτή τη στιγμή δεν έχουμε αρκετές πληροφορίες για την ποσότητα του νερού που χρησιμοποιείται για άρδευση. Οι επίγειες παρατηρήσεις άρδευσης υπάρχουν μόνο για μικρές εκτάσεις (π.χ. πειραματικές εκμεταλλεύσεις) και σε περιφερειακή-εθνική κλίμακα τα δεδομένα λαμβάνονται μέσω ερευνών που είναι συνήθως ξεπερασμένες και έχουν υψηλά επίπεδα αβεβαιότητας. Καθώς η ζήτηση για νερό κινδυνεύει να ξεπεράσει τις προμήθειες σε πολλά μέρη του κόσμου, πρέπει γρήγορα να βρούμε μια εναλλακτική προσέγγιση για τον ποσοτικό προσδιορισμό της χρήσης του νερού άρδευσης σε μεγάλες εκτάσεις.
Νέα έρευνα δείχνει πώς οι μετρήσεις της υγρασίας του εδάφους από το διάστημα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να κατανοηθεί πόσο νερό χρησιμοποιείται για τη γεωργία (Brocca et al., 2018; Zaussinger et al., 2018). Η τηλεπισκόπηση εγγυάται παγκόσμια κάλυψη και επαναλαμβανόμενες μετρήσεις, με αποτέλεσμα να είναι σε θέση να παρακολουθεί τις γεωργικές εκτάσεις σε όλο τον κόσμο — ενδεχομένως καθημερινά. Με βάση την ιδέα ότι τα προϊόντα δορυφορικής εδαφικής υγρασίας «βλέπουν» την άρδευση, οι δύο μελέτες ανέπτυξαν ξεχωριστές προσεγγίσεις για τον ποσοτικό προσδιορισμό της χρήσης του νερού άρδευσης. Ακριβώς όπως οι βροχοπτώσεις, η άρδευση προκαλεί αύξηση της υγρασίας του εδάφους που πράγματι ανιχνεύεται και μετράται από δορυφορικές παρατηρήσεις υγρασίας του εδάφους. Αντιστρέφοντας το δορυφορικό σήμα υγρασίας του εδάφους, λαμβάνουμε τελικά ποσοτικές εκτιμήσεις για τη χρήση του νερού άρδευσης.
Για να καταδειχθεί πώς θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν οι δορυφορικές μετρήσεις της υγρασίας του εδάφους για την εκτίμηση της χρήσης του νερού άρδευσης, έχουν επιλεγεί πιλοτικές τοποθεσίες στις ΗΠΑ, την Ευρώπη, την Αφρική και την Αυστραλία. Στη συνέχεια αναλύσαμε διεξοδικά δεδομένα από τέσσερις δορυφορικές αποστολές που παρατηρούν την υγρασία του εδάφους:την αποστολή SMOS από την ESA, την αποστολή Soil Moisture Active Passive της NASA, το όργανο Advanced Scatterometer (ASCAT) την αποστολή MetOp της EUMETSAT και το Advanced Microwave Scanning της JAXA's αποστολή. Η μέθοδος φαίνεται να λειτουργεί καλά σε περιοχές που χαρακτηρίζονται από παρατεταμένες περιόδους χωρίς βροχοπτώσεις, με αποτέλεσμα να είναι σε θέση να ποσοτικοποιήσει τη χρήση του νερού άρδευσης σε μηνιαία χρονική κλίμακα για την περίοδο 2010-2017.
Οι συγγραφείς σχεδιάζουν τώρα να επεκτείνουν τη μελέτη για να διερευνήσουν τις δυνατότητες που προσφέρουν τα δεδομένα υψηλής ανάλυσης από τη νέα αποστολή Copernicus, Sentinel-1, από κοινού με τις οπτικές παρατηρήσεις πολύ υψηλής ανάλυσης από το Sentinel-2. Ο Luca Brocca, ο συγγραφέας της μελέτης, λέει:«Η συμπερίληψη των αποστολών Sentinel στη μελέτη μας μπορεί να αλλάξει τις χωρικές και χρονικές κλίμακες στις οποίες μπορούμε να παρατηρήσουμε την άρδευση από το διάστημα. Υποθέτω ότι με περισσότερη έρευνα, αυτά τα νέα προϊόντα υψηλής ανάλυσης θα αλλάξουν το παιχνίδι στο εγγύς μέλλον για να προωθήσουμε την ικανότητά μας να παρακολουθούμε καλύτερα την άρδευση στις γεωργικές εκτάσεις.”
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Πόσο νερό χρησιμοποιείται για άρδευση; Μια νέα προσέγγιση που εκμεταλλεύεται προϊόντα δορυφορικής υγρασίας εδάφους χονδρικής ανάλυσης, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους L. Brocca, A. Tarpanelli και P. Filippucci από την Ομάδα Υδρολογίας του Ερευνητικού Ινστιτούτου Γεω-Υδρολογικής Προστασίας του CNR, W. Dorigo και Felix Zaussinger από την ομάδα CLIMERS του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου της Βιέννης, από Ο A. Gruber από το KU Leuven και από τον D. Fernández-Prieto από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος.
