Terwijl Californië weer een droogte doorstaat, worden hulpmiddelen die boeren en veeboeren kunnen helpen het water dat ze krijgen te maximaliseren, geslepen.
De nieuwste poging om dergelijk watergebruik te meten, werd vorige week gelanceerd door een publiek-private coalitie met drie federale agentschappen: de National Aeronautics and Space Administration; het Amerikaanse ministerie van Landbouw; en de US Geological Survey – en een aantal universiteiten en particuliere entiteiten. OpenET, dat tot doel heeft het watergebruik in 17 westelijke staten te volgen, ging live op 21 oktober en is beschikbaar op www.openetdata.org
ET verwijst naar verdamping, het proces waarbij water verdampt van landoppervlakken en verdampt uit planten.
Robyn Grimm, directeur van klimaatbestendige watersystemen bij het Environmental Defence Fund, vergeleek het beheren van water zonder verdampingsgegevens met het beheren van een huishoudbudget zonder te weten hoeveel geld er wordt uitgegeven.
"Het is het op een na grootste onderdeel van de waterkringloop en kan worden beschouwd als het tegenovergestelde van neerslag", zei Grimm vorige week op een virtuele persconferentie die de lancering aankondigde. "Het is water dat het landoppervlak verlaat en teruggaat naar de atmosfeer, en als zodanig is het een maat voor het water dat niet langer kan worden gebruikt in een lokaal systeem als het eenmaal op het landschap is toegepast."
Het programma begint met satellietwaarnemingen van Landsat, een gezamenlijke missie van NASA en de Geological Survey. Het programma heeft drie satellieten in een baan om de aarde, waarvan de nieuwste begin september werd gelanceerd. Er worden ook gegevens van andere satellieten van de NASA en de European Space Agency gebruikt.
Forrest Melton, een onderzoekswetenschapper bij NASA's Western Water Applications Office, zei op de persconferentie dat verdamping energie verbruikt en het oppervlak koelt waaruit water verdampt.
"Dit verkoelende effect is zichtbaar voor de thermische infraroodsensor van Landsat, die hogere ET-snelheden detecteert als koelere landoppervlaktetemperaturen, " zei Melton. "Koelere temperaturen betekenen op hun beurt dat er meer water wordt gebruikt of verdampt door planten, en ook verdampt van het landoppervlak."
Planten reflecteren verschillende hoeveelheden infrarood en nabij-infrarood licht, afhankelijk van de gezondheid van de vegetatie, merkte Melton op.
"Dit stelt ons in staat om ET te berekenen voor bijna elk landbouwveld in het Westen, en ook om de effecten van droogte (en) bosbranden in het landschap met een enorme hoeveelheid detail te meten," zei Melton.
Door de satellietgegevens te combineren met meteorologische gegevens kunnen wetenschappers de verdampingssnelheid berekenen voor elke pixel van een satellietbeeld, zei Melton, eraan toevoegend dat elke pixel 30 bij 30 meter meet, of ongeveer een kwart hectare.
Ook in de particuliere sector worden op dit gebied inspanningen geleverd. Joel Kimmelshue lanceerde LandIQ in 2007 met behulp van enkele van dezelfde onderliggende technologieën namens zijn klanten.
"Het is onze hoed om rechtstreeks met de teler te kunnen communiceren en te begrijpen hoe een teler denkt, omdat ik uit die omgeving kom", zegt Kimmelshue, die uit een boerenfamilie in Butte County komt. Zijn technologie boort naar een kleinere resolutie dan OpenET 10 meter bij 10 meter of 0.02 acre - en de gegevens zijn alleen beschikbaar voor de klant. OpenET-gegevens zullen daarentegen in beperkte mate beschikbaar zijn voor het publiek.
Naast het in kaart brengen van gewassen voor het State Department of Water Resources, verzamelt LandIQ verdampingsgegevens voor een aantal irrigatiedistricten en grondwaterhoudbaarheidsinstanties in het meest zuidelijke deel van de San Joaquin-vallei.
“Ze gebruiken de gegevens om telers nu daadwerkelijk te factureren voor het water dat ze verbruiken – hoeveel water verdampen de gewassen versus de meer traditionele factureringsstructuur van hoeveel water heb je toegepast? Hoeveel water heb je gepompt?” zei Kimmelshue.
"Niet elke druppel water die op het oppervlak van de grond wordt aangebracht, wordt door het gewas gebruikt", voegde hij eraan toe. "Je wilt tot ongeveer 90% efficiëntie komen als je kunt, maar de rest van het water gaat terug naar het grondwater."
Een efficiëntie van 90%, legde Kimmelshue uit, betekent dat een percentage van het water wordt opgenomen door de plant of boom.
"Dat efficiëntiepercentage kan zo laag zijn als 50%, afhankelijk van hoe je het water beheert," zei hij. “Als je gewoon je pomp aanzet en drie dagen achter elkaar water geeft, geef je veel meer water dan het gewas kan gebruiken. Als je je pomp aanzet en water toedient als reactie op de vraag van het gewas, wat onze gegevens opleveren, dan kun je het pompen op een veel efficiëntere manier beheren.”
Kimmelshue gelooft niet alleen op het woord van de satellieten - hij en zijn staf brengen veel tijd op de weg door.
"Ons kleine bedrijf is gericht op waarheidsgetrouwheid op de grond", zei Kimmelshue. “We hebben een netwerk van ongeveer 80, bijna 90 stations nu, klimaatstations op de grond die dingen meten als windsnelheid en temperatuur en vochtigheid en netto straling, enz., om de werkelijke ET te berekenen. We gebruiken dat als een kalibratiestapel met gegevens om de modellen te trainen.”
Zijn crop-mapping-werk komt ook goed van pas, merkte hij op.
"We integreren die crop mapping in onze analyse," zei Kimmelshue. "We kunnen kijken naar ET van amandelen, ET van walnoten, ET van alfalfa."
Die gegevens, zei hij, zouden boeren en veeboeren moeten helpen omgaan met onder een microscoop te staan.
"Er wordt momenteel zoveel aandacht besteed aan telers om efficiënter te zijn, efficiënter te zijn, efficiënter te zijn - minder pompen, minder pompen, minder pompen," zei Kimmelshue. “Vanwege (Sustainable Groundwater Management Act) zal er waarschijnlijk een aanzienlijk deel van de grond braak liggen in de zuidelijke (San Joaquin) Valley en mogelijk ook in andere delen van de staat. Telers gaan die watervoorraden zo ver mogelijk oprekken. Ze worden absoluut gestimuleerd om op dit moment niet te veel toe te passen.
- Kevin Hecteman, California Farm Bureau Federation