Para conservar e gerenciar a água doce, particularmente em regiões áridas como a Arábia Saudita, é importante entender como a água é usada todos os dias. Os cientistas da KAUST estão usando dados coletados por satélites do tamanho de caixas de sapatos, ou CubeSats, para aprender mais sobre o uso diário de água na agricultura.

Cerca de 90 por cento do abastecimento de água doce da Arábia Saudita são usados ​​na irrigação de plantações, mas muito disso vem de aqüíferos insustentáveis. Contudo, manter o controle dos fluxos de água é incrivelmente difícil e não há estimativas que acompanhem o consumo agrícola por área ao longo do tempo.

"Meu trabalho visa estimar a quantidade de água usada pelas plantações usando imagens de satélite e dados meteorológicos disponíveis, "diz Bruno Aragão, no Centro de Dessalinização e Reutilização de Água da KAUST, que conduziu a pesquisa com colegas de trabalho do Planet e do Jet Propulsion Laboratory da NASA nos EUA, sob a supervisão de Matthew McCabe da KAUST. "Usando técnicas de modelagem de computador, podemos então estimar a transpiração das plantas - a água que as plantas usam para crescer e se manter resfriadas - e a evaporação do solo, a água perdida do solo para a atmosfera. "

CubeSats fornece dados quase diários com resolução de pixels de 3 metros, quase 100 vezes o nível de detalhe espacial em outros dados de satélite, como aqueles coletados pelo Landsat 8. Com base em seus trabalhos anteriores, neste projeto, a equipe coletou dados CubeSat cobrindo uma pequena área de campos irrigados de milho na Arábia Saudita. Em seguida, eles usaram um programa de aprendizado de máquina para corrigir as imagens quanto à variabilidade atmosférica e elevá-las aos padrões de nível de pesquisa.

Os pesquisadores colocaram as imagens no modelo do Laboratório de Propulsão a Jato Priestley-Taylor, um modelo existente para medir a evapotranspiração. Aragão também modificou o modelo para incorporar dados ambientais locais, como calor e umidade do solo e temperatura do ar.

"Avaliamos o desempenho do modelo com dados coletados por equipamentos no local, "diz Aragão." Nosso modelo baseado em CubeSat forneceu uma boa estimativa do uso de água, semelhante a outras recuperações baseadas em satélite. Nossa técnica tem a vantagem clara de resolução e detalhes amplamente aprimorados. A resolução e as recuperações quase diárias permitem a detecção de eventos específicos no desenvolvimento da cultura, reduzindo significativamente as chances de perder mudanças importantes em campos individuais. "

A equipe planeja melhorar ainda mais sua técnica. Melhores estimativas de umidade do solo podem vir da adição de tecnologia de imagem térmica ou de micro-ondas ao CubeSats, por exemplo, e outros dados importantes para incluir o tipo de cultura, altura e biomassa da vegetação - todas as quais impactam a quantidade de água necessária em um determinado momento.

Em breve, Aragão visitará o Laboratório de Propulsão a Jato na Califórnia, pesquisando melhorias no modelo para monitoramento de vegetação como parte de um projeto vinculado ao sensor ECOSTRESS da NASA, que foi recentemente instalado na Estação Espacial Internacional.

"A missão ECOSTRESS visa rastrear a resposta da biosfera às mudanças na disponibilidade de água em um nível diurno:em outras palavras, ele rastreia o estresse global da planta ao longo do dia, ", disse Aragão." Espero aprender muito sobre este posicionamento que possamos aplicar ao nosso trabalho no uso da água nas plantações. "