NASA наблюдает за водой, чтобы помочь выращивать наши продукты
Каждый день — до 30 раз в сутки — сотрудник фермы Nature's Reward Farms в округе Монтерей (Калифорния) приносит Марку Мейсону результаты анализа почвы для обсуждения. Мейсон курирует внесение удобрений и орошение на 5000 акров фермы в центральном прибрежном районе штата, известном как «салатница Америки». Одним из его новейших инструментов является система CropManage, управляемая Калифорнийским кооперативным расширением университета и использующая данные NASA и других источников для создания персонализированных рекомендаций по поливу и удобрениям.
Эти регионы Калифорнии, занимающие более 20 000 квадратных миль, производят более трети овощей и две трети фруктов и орехов США. Однако центральная часть штата получает мало осадков. Основными источниками воды являются горные снега, водохранилища и подземные воды, которые находятся под растущим давлением из-за изменения климата и потребления. Мониторинг водных ресурсов для сельского хозяйства становится все более важным, и спутники NASA для наблюдения за Землей помогают фермерам и управляющим водными ресурсами в этом.
Наблюдение за водными ресурсами
В идеальном году обильный снег в горах Калифорнии накапливается зимой и весной, действуя как естественный резервуар. Однако 2021 год принес экстремальную жару и засуху. Малочисленные снега быстро растаяли или испарились, почти не пополнив водохранилища. Водные ресурсы стали еще более дефицитными, вынуждая фермеров принимать сложные решения.
Исследователи NASA внимательно отслеживают ключевые водные источники Калифорнии. Спутники, авиационные и полевые миссии следят за снежным покровом, осадками, влажностью почвы, истощением грунтовых вод и состоянием сельхозкультур. Особое внимание уделяется подземным водам, которые, по словам Мэтта Роделла из Центра космических полетов имени Годдарда NASA, подобны «сберегательному счету» для засушливых регионов. Данные миссии GRACE-FO показывают, что в Калифорнии, как и во многих других точках мира, грунтовые воды истощаются быстрее, чем пополняются.
Чрезмерная зависимость от подземных вод ведет к их истощению и проседанию почвы (субсиденции), что повреждает инфраструктуру и высушивает колодцы. Другие угрозы, такие как сокращение снежного покрова и изменение режима осадков, связаны с изменением климата. Потепление также увеличивает эвапотранспирацию, усиливая дефицит влаги в почве и стресс у растений.
Применение данных NASA для калифорнийских фермеров
Чтобы справиться с меняющимися условиями, фермеры обращаются к новым инструментам. Помимо GRACE-FO, миссии вроде SMAP и MODIS измеряют влажность почвы и эвапотранспирацию, GPM отслеживает осадки, а программа Landsat (совместный проект NASA и USGS) почти 50 лет мониторит здоровье посевов.
NASA сотрудничает с университетами и компаниями, чтобы превратить эти данные в практические инструменты. Например, система SIMS (Satellite Irrigation Management Support), разрабатываемая при участии ученых из Исследовательского центра Эймса NASA, использует спутниковые данные для картирования эвапотранспирации с детализацией до четверти акра.
«Эвапотранспирация — огромная часть гидрологического цикла, но информации о ней всегда было мало, — говорит Ли Джонсон из NASA Ames. — Для фермеров, которые хотят использовать эти данные в растениеводстве, такая информация была дефицитом».
Связывание спутниковых данных SIMS с системой CropManage помогает таким фермерам, как Марк Мейсон, убрать догадки при расчете потребностей в поливе и удобрениях. Другой инструмент, GRAPEX, использует данные Landsat для помощи владельцам виноградников, предоставляя информацию об эвапотранспирации и здоровье растений.
«Цель нашей работы — найти способы передать данные NASA непосредственно фермерам, чтобы повысить устойчивость сельского хозяйства Калифорнии, — говорит Альберто Гусман, старший инженер-программист NASA Ames. — Партнерства с такими новаторами, как Nature's Reward, — ключ к превращению петабайтов спутниковых данных в информацию для ежедневного принятия решений».