Марта Андерсън относно използването на Landsat за наблюдение на използването на водата от космоса

Марта Андерсън, изследовател от Министерството на земеделието на САЩ, използва изображения от сателитната програма Landsat за наблюдение на използването на вода и сушата в американските ферми с точна точност, дори в мащаба на отделните полета. Тъй като наличността на вода се превръща във все по-критичен проблем в световен мащаб, каза тя, че е важно да може да се следи колко вода се изпарява, колко се използва и къде се използва. Тя говори за наблюдението на използването на водата от космоса с Хорхе Салазар на EarthSky.

Вие измервате това, което се нарича евапотранспирация. Какво е евапотранспирацията и защо е важно да се измерват скоростите на изпаряване от космоса?

В селскостопанските ландшафти, евапотранспирацията или ET, както го наричаме за кратко, представлява общото количество вода, което се използва в процеса на отглеждане на култури.

Евапотранспирацията описва обмяната на водна пара между земната повърхност и атмосферата. Той е съставен от цялата вода, която се изпарява от повърхностите, и цялата вода, която се използва от растенията в процеса на фотосинтеза. Това е компонентът на транспирацията. И така, това е изпарение плюс транспирация.

Трябва да можем да наблюдаваме ЕТ, защото това е наистина решаваща част от глобалния воден цикъл. Разликата е между валежите - това е водата, която се вкарва в системата на сухоземната повърхност - и загубата от изпарение от повърхността на сушата. Процесът на ЕТ ни позволява да знаем колко вода е останала, за да правим неща като отглеждане на култури или осигуряване на питейна вода или захранване на регионалните потоци и речни системи.

Кредитна снимка: Томаш Кастелазо

Така че, ако можем да картографираме ЕТ точно в големи региони, можем да преценим наличието на влага в почвата и колко вода се използва за различни цели - например земеделие и градско предназначение. Знаем, че свежата вода става все по-оскъдна в световен мащаб. Ще стане все по-важно, че ще можем да наблюдаваме този компонент от водния бюджет много точно.

Как Landsat в космоса вижда как водата се използва на селскостопанско поле?

Landsat има редица системи за изображения и една от тях събира радиация, която е в термичната вълна. Това са дължини на вълните, които са по-дълги от нашите очи. Всички обекти излъчват този вид топлинно излъчване - колкото по-горещ е обектът, толкова по-силно е топлинното излъчване. Използвайки тези системи за термична вълна, можем да отдалечаваме дистанционно температурата на земната повърхност. С Landsat можем да направим това картографиране с достатъчно фина пространствена разделителна способност, за да можем да открием температурните разлики между различните селскостопански полета и това е много полезно.

Културите, които изпаряват водата с много висока скорост на ЕТ, са по-студени, тъй като изпарението охлажда повърхността. Но когато културите стават стресирани, транспирацията се изключва, балдахинът започва да се нагрява и ние можем да открием тези повишени температури на листата от космоса. Така че с Landsat можем да открием, че дадено поле може би не е толкова здравословно, колкото трябва да бъде.

Мисия за непрекъснатост на данните на Landsat

Как се използва информацията за използването на водата, която Landsat събира?

Landsat ET се използва оперативно сега - особено в западните щати, където водните ресурси се задълбочават и често се изчерпват с неустойчива скорост.

В Айдахо, например, управителите на водни ресурси и районите за управление на водите използват Landsat ET, за да проверят дали отделните иригатори в поливните райони спазват разпределените им права за вода или дали използват повече вода, отколкото трябва да бъдат. Те могат да определят това, като гледат времевите последователности на данните на Landsat ET.

Тъй като имаме архив на изображения на Landsat, който се простира до началото на 1980-те години, можем да направим времева последователност от карти, показващи как водата е била използвана исторически над пейзаж. Това е наистина критична информация за договаряне на сделки с водни права и междудържавни водни компакти, например.

Земеделските стопани могат да използват тази информация, за да разберат кои полета трябва да бъдат напоявани и колко трябва да бъдат напоявани.

Можем също така да проучим компромиси с използването на вода между различни потребители. Например, в някои части на Запада имате напояване, което се извършва до поток, който поддържа важно местообитание - места за хвърляне на хайвер, например. Можем да използваме Landsat ET, за да видим доколко напояваното земеделие може да повлияе на потока от потоци в тези критични екосистеми.

Карта на сушата за 2007 г.: зелено показва районите, където евапотранспирацията е по-висока от средната, а червената показва зоните с по-ниска от средната евапотранспирация

Наскоро публикувахте работа за това как изпаряването и транспирацията от растенията могат да бъдат използвани за по-добро разбиране на сушата с помощта на данните от Landsat. Какво открихте?

Знаем, че когато дадена зона преживява суша, нейният ЕТ ще бъде задължително по-нисък. Почвата е суха, има по-малко вода за растенията. Тези ET карти правят и отлични карти за суша. Не се нуждаете от наземни данни за валежите, за да направите тези карти, тъй като сигналът за суша се предава чрез сигнала за температурата на повърхността на земната повърхност.

Това е наистина добър начин за картографиране на сушата в страни, които може да нямат гъстата метеорологична инфраструктура, която имаме тук, в САЩ - по-щадящи дъждомери и доплерови радарни системи. Например, в Африканския рог, където в момента изпитват тежък глад, успяхме да приложим тези топлинни техники и да направим няколко много хубави карти, които да определят засегнатите от сушата райони.

Информацията от Landsat е свободно достъпна за всеки, нали?

Това е вярно. И това е промяна, настъпила през последните няколко години. Разработена е нова парадигма - нека разпространяваме тези изображения безплатно. Това е невероятно ценна информация. Хората от САЩ, от други страни могат да получат достъп до тези изображения сега безплатно.

И това даде възможност на изцяло нова линия от изследвания, за да можем да правим периодични анализи на това как се променят нещата в различните региони. Как се разширяват градските региони? Как се променя използването на водата в тези разрастващи се градски райони? Как се променя използването на водата, докато преобразуваме земя от естествена растителност в земеделски земи или жилищни сгради? Това са проучвания, които сега можем да направим, които не можахме да направим преди пет години.


Днес благодарим на програмата НАСА и USGS Landsat, създавайки несравним запис на променящите се пейзажи на Земята.