Ponieważ Kalifornia przeżywa kolejną suszę, narzędzia, które mogą pomóc rolnikom i hodowcom w maksymalizacji ilości wody, którą otrzymują, są ostrzone.
Najnowsza próba pomiaru takiego zużycia wody została podjęta w zeszłym tygodniu przez publiczno-prywatną koalicję, w skład której wchodzą trzy agencje federalne – Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej; Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych; oraz US Geological Survey – oraz szereg uniwersytetów i podmiotów prywatnych. OpenET, którego celem jest śledzenie zużycia wody w 17 zachodnich stanach, został uruchomiony 21 października i jest dostępny pod adresem www.openetdata.org
ET odnosi się do ewapotranspiracji, procesu, w którym woda odparowuje z powierzchni ziemi i przenika z roślin.
Robyn Grimm, dyrektor ds. odpornych na zmiany klimatu systemów wodnych w Environmental Defense Fund, porównała zarządzanie wodą bez danych o ewapotranspiracji do zarządzania budżetem domowym bez wiedzy na temat wydawanych pieniędzy.
„Jest to drugi co do wielkości składnik cyklu wodnego i można go uważać za przeciwieństwo opadów” – powiedział Grimm na wirtualnej konferencji prasowej ogłaszającej start w zeszłym tygodniu. „To woda, która opuszcza powierzchnię lądu i wraca do atmosfery, i jako taka jest miarą wody, której nie można już używać w systemie lokalnym po zastosowaniu jej w krajobrazie”.
Program rozpoczyna się obserwacjami satelitarnymi z Landsatu, wspólnej misji NASA i Służby Geologicznej. Program ma na orbicie trzy satelity, z których najnowszy został wystrzelony na początku września. Wykorzystywane są również dane z innych satelitów NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Forrest Melton, naukowiec z Western Water Applications Office, powiedział na konferencji prasowej, że ewapotranspiracja zużywa energię i chłodzi powierzchnię, z której wyparowuje woda.
„Ten efekt chłodzenia jest widoczny dla termicznego czujnika podczerwieni Landsata, który wykrywa wyższe wskaźniki ET jako niższe temperatury powierzchni lądu” – powiedział Melton. „Niższe temperatury z kolei oznaczają, że więcej wody jest zużywane lub transpirowane przez rośliny, a także odparowuje z powierzchni ziemi”.
Melton zauważył, że rośliny będą odbijać różne ilości światła podczerwonego i bliskiego podczerwieni, w zależności od stanu roślinności.
„To pozwala nam obliczyć ET dla prawie każdego pola rolniczego na Zachodzie, a także zmierzyć skutki suszy (i) pożarów w całym krajobrazie z ogromną ilością szczegółów” – powiedział Melton.
Połączenie danych satelitarnych z danymi meteorologicznymi pozwala naukowcom obliczyć współczynniki ewapotranspiracji dla każdego piksela obrazu satelitarnego, powiedział Melton, dodając, że każdy piksel ma wymiary 30 na 30 metrów, czyli około jednej czwartej akra.
Podejmowane są również wysiłki sektora prywatnego w tym obszarze. Joel Kimmelshue uruchomił LandIQ w 2007 roku, korzystając z tych samych podstawowych technologii w imieniu swoich klientów.
„Naszą czapką jest możliwość bezpośredniego komunikowania się z hodowcą i zrozumienia, jak myśli hodowca, ponieważ pochodzę z tego środowiska” — powiedział Kimmelshue, który pochodzi z rodziny rolniczej z hrabstwa Butte. Jego technologia drąży do mniejszej rozdzielczości niż OpenET 10 metrów na 10 metrów, czyli 0.02 akra – a dane są dostępne tylko dla klienta. Z kolei dane OpenET będą dostępne publicznie w ograniczonym zakresie.
Oprócz prac związanych z mapowaniem upraw dla stanowego Departamentu Zasobów Wodnych, LandIQ zajmuje się gromadzeniem danych dotyczących ewapotranspiracji dla wielu okręgów nawadniających i agencji zajmujących się zrównoważonym rozwojem wód gruntowych w najbardziej wysuniętym na południe odcinku doliny San Joaquin.
„Wykorzystują dane do rozliczania hodowców teraz za wodę, którą zużywają – ile wody przepuszczają rośliny w porównaniu z bardziej tradycyjną strukturą rozliczeń, określającą, ile wody użyli? Ile wody napompowałeś?” powiedział Kimmelshue.
„Nie każda kropla wody zaaplikowana na powierzchnię gleby jest wykorzystywana przez uprawę” – dodał. „Chcesz uzyskać wydajność do około 90% lub mniej więcej, jeśli możesz, ale pozostała część wody wraca do wód gruntowych”.
Jak wyjaśnił Kimmelshue, wskaźnik wydajności wynoszący 90% oznacza, że roślina lub drzewo pochłania pewien procent wody.
„Ten wskaźnik wydajności może wynosić nawet 50%, w zależności od tego, jak zarządzasz wodą” – powiedział. „Jeśli po prostu włączysz pompę i będziesz podawał wodę przez trzy dni z rzędu, zaaplikujesz znacznie więcej wody, niż może zużyć uprawa. Jeśli włączysz pompę i zastosujesz wodę w odpowiedzi na zapotrzebowanie uprawy, co dostarczają nasze dane, możesz zarządzać pompowaniem w znacznie wydajniejszy sposób”.
Kimmelshue nie tylko wierzy na słowo satelitów — on i jego pracownicy spędzają dużo czasu w drodze.
„Nasza mała firma koncentruje się na ciężkich podstawach prawdy” — powiedział Kimmelshue. „Mamy sieć około 80, zbliżającą się obecnie do 90 stacji, stacji klimatycznych na ziemi, które mierzą takie rzeczy, jak prędkość wiatru, temperatura, wilgotność i promieniowanie netto itp., aby obliczyć rzeczywisty ET. Używamy tego jako stosu danych kalibracyjnych do trenowania modeli”.
Zauważył, że jego praca w zakresie map upraw również się przydaje.
„Włączamy to mapowanie upraw do naszej analizy” – powiedział Kimmelshue. „Jesteśmy w stanie spojrzeć na ET migdałów, ET orzechów włoskich, ET lucerny.”
Powiedział, że te dane powinny pomóc rolnikom i hodowcom radzić sobie z przebywaniem pod mikroskopem.
„W tej chwili hodowcy przyglądają się tak wiele, aby byli bardziej wydajni, bardziej wydajni, bardziej wydajni – pompuj mniej, mniej pompuj, mniej pompuj” – powiedział Kimmelshue. „Ze względu na (Ustawę o zrównoważonym zarządzaniu wodami podziemnymi) prawdopodobnie w południowej dolinie (San Joaquin) i prawdopodobnie innych obszarach stanu będą znaczne odłogi gruntu. Hodowcy zamierzają maksymalnie zwiększyć zasoby wody. Są absolutnie zmotywowani, aby w tym momencie nie przesadzać”.
- Kevin Hecteman, Kalifornijska Federacja Biura Farmy