В то время как Калифорния переживает очередную засуху, инструменты, которые могут помочь фермерам и владельцам ранчо максимально эффективно использовать воду, которую они получают, оттачиваются.
Новейшая попытка измерить такое использование воды была предпринята на прошлой неделе государственно-частной коалицией, в которую входят три федеральных агентства – Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства; Министерство сельского хозяйства США; и Геологическая служба США, а также ряд университетов и частных предприятий. OpenET, целью которого является отслеживание использования воды в 17 западных штатах, был запущен 21 октября и доступен по адресу: www.openetdata.org
ЭТ относится к эвапотранспирации, процессу, при котором вода испаряется с поверхности земли и выделяется из растений.
Робин Гримм, директор по устойчивым к изменению климата водным системам Фонда защиты окружающей среды, сравнила управление водой без данных об испарении с управлением домашним бюджетом без знания того, сколько денег тратится.
«Это второй по величине компонент водного цикла, и его можно рассматривать как противоположность осадкам», — сказал Гримм на виртуальной пресс-конференции, объявляющей о запуске на прошлой неделе. «Это вода, которая покидает поверхность земли и возвращается в атмосферу, и, как таковая, это мера воды, которую больше нельзя использовать в местной системе после того, как она была применена к ландшафту».
Программа начинается со спутниковых наблюдений Landsat, совместной миссии НАСА и Геологической службы. В рамках программы на орбите находятся три спутника, самый новый из которых был запущен в начале сентября. Также используются данные других спутников НАСА и Европейского космического агентства.
Форрест Мелтон, научный сотрудник Западного управления водных ресурсов НАСА, заявил на пресс-конференции, что эвапотранспирация потребляет энергию и охлаждает поверхность, с которой испаряется вода.
«Этот охлаждающий эффект виден с помощью теплового инфракрасного датчика Landsat, который обнаруживает более высокие скорости инопланетного воздействия при более низких температурах поверхности земли», — сказал Мелтон. «Более низкие температуры, в свою очередь, означают, что больше воды используется или испаряется растениями, а также испаряется с поверхности земли».
Мелтон отметил, что растения будут отражать различное количество инфракрасного и ближнего инфракрасного света в зависимости от состояния растительности.
«Это позволяет нам рассчитывать ET почти для каждого сельскохозяйственного поля на Западе, а также измерять последствия засухи (и) лесных пожаров на территории с огромным количеством деталей», — сказал Мелтон.
Объединение спутниковых данных с метеорологическими данными позволяет ученым рассчитать скорость суммарного испарения для каждого пикселя спутникового изображения, сказал Мелтон, добавив, что каждый пиксель имеет размеры 30 на 30 метров, или около четверти акра.
В этой области также предпринимаются усилия частного сектора. Джоэл Киммельшу запустил LandIQ в 2007 году, используя те же базовые технологии от имени своих клиентов.
«Мы делаем все возможное, чтобы иметь возможность напрямую общаться с фермером и понимать, как он думает, потому что я из этой среды», — сказал Киммелшу, выходец из фермерской семьи округа Бьютт. Его технология обеспечивает разрешение меньшее, чем OpenET, 10 на 10 метров, или 0.02 акра, — и данные доступны только клиенту. Данные OpenET, напротив, будут доступны общественности в ограниченном виде.
Помимо работы по картированию посевов для Департамента водных ресурсов штата, LandIQ занимается сбором данных об эвапотранспирации для ряда ирригационных округов и агентств по устойчивому развитию подземных вод в самой южной части долины Сан-Хоакин.
«Они используют данные для фактического выставления счетов производителям за воду, которую они потребляют – сколько воды испаряют культуры по сравнению с более традиционной структурой выставления счетов, определяющей, сколько воды вы подали? Сколько воды ты накачал?» — сказал Киммельшу.
«Не каждая капля воды, нанесенная на поверхность почвы, используется культурой», — добавил он. «Вы хотите получить эффективность примерно до 90% или около того, если можете, но остальная вода возвращается в грунтовые воды».
По словам Киммельшу, уровень эффективности 90% означает, что часть воды поглощается растением или деревом.
«Эта эффективность может достигать 50%, в зависимости от того, как вы управляете водой», — сказал он. «Если вы просто включите насос и будете поливать в течение трех дней подряд, вы поливаете гораздо больше воды, чем сможет использовать культура. Если вы включите насос и начнете поливать воду в соответствии с потребностями урожая, как показывают наши данные, вы сможете управлять откачкой гораздо более эффективно».
Киммелшу не просто верит спутникам на слово — он и его сотрудники проводят много времени в дороге.
«Наш малый бизнес сосредоточен на серьезной проверке истины», — сказал Киммелшу. «У нас есть сеть из примерно 80, сейчас приближается к 90 станциям, климатических экологических станций на земле, которые измеряют такие вещи, как скорость ветра, температура, влажность, чистая радиация и т. д., чтобы рассчитать фактическую инопланетную радиацию. Мы используем это как калибровочный набор данных для обучения моделей».
По его словам, его работа по картированию посевов также может оказаться полезной.
«Мы интегрируем картографирование посевов в наш анализ», — сказал Киммельшу. «Мы можем посмотреть ET миндаля, ET грецких орехов, ET люцерны».
Эти данные, по его словам, должны помочь фермерам и владельцам ранчо справиться с ситуацией, когда они находятся под микроскопом.
«Сейчас очень много внимания уделяется производителям по поводу того, чтобы быть более эффективными, быть более эффективными, быть более эффективными – меньше перекачивать, меньше перекачивать, меньше перекачивать», – сказал Киммелшу. «Из-за (Закона об устойчивом управлении подземными водами) на юге долины (Сан-Хоакин) и, возможно, в других районах штата, вероятно, останется значительная часть земли. Производители собираются максимально использовать запасы воды. На данном этапе у них есть абсолютный стимул не переусердствовать».
– Кевин Хектеман, Калифорнийская федерация фермерских бюро