Radarsatellitter i stand til at måle vandstress i træer

Radarteknologi i rummet kan bruges til at måle, hvor 'tørstige' planter og afgrøder er. Dette kan spille en nøglerolle i at forbedre vores forståelse af, hvordan økosystemer og vand- og kulstofkredsløb hænger sammen. I teorien, vi har teknologien til at overvåge afgrøder på globalt plan og identificere, hvor der er behov for afhjælpende foranstaltninger. Fredag ​​den 1. december kl. Tim van Emmerik bliver tildelt sin ph.d.-grad ved TU Delft for sit arbejde med emnet.

Van Emmerik forskede i nedbør, fordampning og måder at måle planters tørst på. Hans hovedfokus var på de tropiske regnskove. Dette er fordi de har en væsentlig rolle at spille i jordens vand, ilt- og kulstofkredsløb. "Hvis Amazonas regnskov bliver mere og mere tørrere, eller er reduceret i størrelse på grund af skovrydning, dette vil have en indvirkning på vand- og kulstofkredsløbet. Det kan bidrage til klimaændringer på Jorden, " forklarer van Emmerik.

Et praktisk problem, man stødte på i forskningen, var, at måleinstrumenterne er dyre eller kan beskadige træer. De kan heller ikke udholde de ekstreme forhold i en regnskov. "Så snart du begynder at hænge kasser med udstyr i en gammel skov, slanger, edderkopper og andre skabninger begynder at leve i dem. Et potentielt alternativ er at tage målinger fra luften ved hjælp af satellitter eller radar. Men den eneste måde at vide, om dine målinger er nøjagtige, er at tjekke, hvad der præcist sker på jorden."

Med stigningen i væksten i smartphone-industrien, sensorer er blevet meget billigere og mere robuste. Sammen med sin kollega Rolf Hut, Van Emmerik kom derfor på ideen om at bruge accelerometre som et overkommeligt alternativ til at måle træbevægelser over en længere periode. Ved at forbinde et træs bevægelseshastighed med andre meteorologiske og hydrologiske data, han var i stand til at relatere træets bevægelser til ydre pres (såsom vind, fordampning og nedbør) og skelne disse fra træets fysiske egenskaber (såsom elasticitet, masse og vandindhold).

Van Emmerik undersøgte alt dette trin for trin i tomatplanter, i majsmarker og i Brasilien.

For at undersøge virkningen af ​​vandstress i tropiske regnskove, accelerometre blev installeret på 19 træer i den brasilianske Amazonas for at måle deres bevægelse. Den måde, hvorpå træer bevæger sig, afhænger af forskellige egenskaber. Van Emmerik viser, at bevægelsen er påvirket af træmassen, mængden af ​​vand, der bliver tilbage på bladkronen, og hvor meget træet interagerer med atmosfæren. Dataene afslørede også en klar forskel mellem regntiden og den tørre sæson.

Det antages, at denne ændring er et resultat af ændringer i træmasse, forårsaget af svingende vandindhold eller tab af blade på grund af et stigende vandunderskud. "Jeg brugte feltdata for vandunderskud i træer kombineret med radarobservationer for at vise, at radarreflektion er ekstremt følsom over for stigende vandstress. Under overgangen fra regntiden til den tørre sæson, en klar reduktion i regelmæssig refleksion blev identificeret, hvilket kan forklares med den hurtige stigning i vandunderskud målt i træerne."

"Følsomheden af ​​radarreflektion over for vandstress i vegetation har været genstand for diskussion i årevis. Desværre, der var utilstrækkelige observationer til at teste teorien indtil nu. Jeg har påvist, at vandunderskud i vegetation forårsager betydelige ændringer i vandindhold og planters ledningsevne, hvilket igen resulterer i observerbare forskelle i radarreflektion."