Gegevens van de NISAR-satelliet zullen worden gebruikt om de groei van gewassen in kaart te brengen, de gezondheid van planten te volgen en de vochtigheid van de bodem te controleren. Wanneer de NISAR-satelliet (NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar) dit jaar gelanceerd wordt, zal hij een krachtige gegevensstroom leveren die boeren in de VS en de rest van de wereld kan helpen. Deze nieuwe aardobservatie missie van NASA en de Indiase Space Research Organisation (ISRO) zal helpen om de groei van gewassen van aanplant tot oogst te volgen, wat cruciale inzichten oplevert in hoe de aanplant te timen, irrigatieschema's aan te passen en uiteindelijk het beste te halen uit een andere kostbare hulpbron: tijd.
Met behulp van synthetische apertuurradar zal NISAR de fysieke kenmerken van gewassen onderscheiden, evenals het vochtgehalte van de planten en de grond waarin ze groeien. De missie zal de resolutie hebben om kleine percelen landbouwgrond te zien, maar een potentieel belangrijker voordeel zal komen van de brede, frequente dekking van landbouwgebieden. De satelliet zal bijna al het land op aarde tweemaal per 12 dagen in beeld brengen en zal in staat zijn om percelen tot 10 meter breed in beeld te brengen. Met deze frequentie en resolutie kunnen gebruikers inzoomen om veranderingen van week tot week op kleine boerderijen te observeren of uitzoomen om duizenden boerderijen te controleren op bredere trends. Zo'n grootbeeld perspectief zal nuttig zijn voor autoriteiten die gewassen beheren of het landbouwbeleid bepalen. Door gebruik te maken van NISAR-gegevens kunnen beleidsmakers bijvoorbeeld schatten wanneer in een regio rijstzaailingen zijn geplant en hun hoogte en bloei gedurende het seizoen volgen, terwijl ze ook de natheid van de planten en rijstvelden in de loop van de tijd in de gaten houden. Een ongezond gewas of drogere rijstvelden kunnen een signaal zijn dat de beheersstrategieën moeten worden aangepast. “Het draait allemaal om het plannen en optimaliseren van middelen, en timing is heel belangrijk als het gaat om gewassen: Wanneer is de beste tijd om te planten? Wanneer is de beste tijd om te irrigeren? Dat is het hele spel hier,” zegt Narendra Das, lid van het wetenschapsteam van NISAR en landbouwkundig ingenieur aan de Michigan State University in East Lansing.
Gewassen in kaart brengen
NISAR wordt dit jaar gelanceerd vanaf ISRO's Satish Dhawan Space Centre aan de zuidoostkust van India. Als het eenmaal operationeel is, zal het ongeveer 80 terabytes aan dataproducten per dag produceren voor onderzoekers en gebruikers op tal van gebieden, waaronder landbouw. Satellieten worden al tientallen jaren gebruikt voor grootschalige gewasbewaking. Omdat microgolven door wolken heengaan, kan radar effectiever zijn voor het observeren van gewassen tijdens regenseizoenen dan andere technologieën zoals thermische en optische beeldvorming. De NISAR-satelliet zal de eerste radarsatelliet zijn die gebruik maakt van twee frequenties, de L- en S-band, waardoor een breder scala aan oppervlaktekenmerken kan worden waargenomen dan met één instrument dat op één frequentie werkt.
Microgolven van de radars van de missie zullen door het bladerdak van gewassen zoals maïs, rijst en tarwe kunnen dringen, dan weerkaatsen op de plantenstengels, de grond of het water eronder en dan terug naar de sensor. Met deze gegevens kunnen gebruikers de massa van de bovengrondse plantenmassa (biomassa) in een gebied schatten. Door de gegevens in de loop van de tijd te interpreteren en te koppelen aan optische beelden, kunnen gebruikers gewastypen onderscheiden op basis van groeipatronen. Daarnaast zullen de NISAR-radars meten hoe de polarisatie, of verticale en horizontale oriëntatie van signalen, verandert nadat ze vanaf het oppervlak terugkaatsen naar de satelliet. Dit maakt een techniek mogelijk die polarimetrie heet en die, wanneer toegepast op de gegevens, zal helpen om gewassen te identificeren en de gewasproductie nauwkeuriger in te schatten.
“Een andere superkracht van NISAR is dat wanneer de metingen worden geïntegreerd met traditionele satellietwaarnemingen, met name vegetatiegezondheidsindexen, dit de gewasinformatie aanzienlijk zal verbeteren,” voegde Brad Doorn toe, die toezicht houdt op NASA's onderzoeksprogramma voor watervoorraden en landbouw. De gegevens met hoge resolutie van de NISAR-satelliet over welke gewassen er zijn en hoe goed ze groeien, kunnen worden gebruikt voor productiviteitsvoorspellingen voor de landbouw. “De regering van India, of welke regering dan ook in de wereld, wil het areaal aan gewassen en de productieschattingen op een zeer precieze manier kennen,” zegt Bimal Kumar Bhattacharya, hoofd landbouwtoepassingen bij ISRO's Space Applications Centre in Ahmedabad. “De tijdreeks gegevens met hoge herhalingen van NISAR zullen zeer nuttig zijn.”
Bodemvochtigheid opvolgen
De NISAR-satelliet kan boeren ook helpen om het watergehalte in de bodem en vegetatie te meten. Over het algemeen sturen nattere bodems meer signalen terug en zijn ze helderder te zien in radarbeelden dan drogere bodems. Er is een soortgelijke relatie met de vochtigheid van planten. Deze mogelijkheden betekenen dat NISAR het watergehalte van gewassen gedurende een groeiseizoen kan schatten om te helpen bepalen of ze watertekort hebben, en het kan signalen die van de grond zijn teruggekaatst gebruiken om het bodemvocht te schatten. De bodemvochtigheid gegevens kunnen landbouw- en waterbeheerders mogelijk informeren over hoe akkerland reageert op hittegolven of droogte, en hoe snel het water opneemt en weer uitdroogt na regen, informatie die de irrigatieplanning kan ondersteunen. “Hulpbronbeheerders die nadenken over voedselzekerheid en waar hulpbronnen naartoe moeten, kunnen dit soort gegevens gebruiken om een holistisch beeld te krijgen van hun hele regio,” zegt Rowena Lohman, een aardwetenschappelijk onderzoeker aan de Cornell University in Ithaca, New York, en bodemvochtigheidsleider in het NISAR wetenschapsteam.
Bron: NASA
