Irrigatie voor de landbouw is het grootste gebruik van zoet water ter wereld, maar nauwkeurige registraties en kaarten van wanneer en waar water door boeren wordt toegepast, zijn moeilijk te vinden. Nu heeft een team van onderzoekers ontdekt hoe het water dat in de landbouw wordt gebruikt, kan worden gevolgd.

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven , de onderzoekers beschrijven hun gebruik van satellietbeelden om jaarlijkse irrigatiekaarten te maken. De bevindingen, zeiden de wetenschappers, zal boeren helpen, waterbeheerders en anderen begrijpen keuzes voor landbouwirrigatie en nemen betere beslissingen over waterbeheer.

"We willen weten hoe menselijke activiteiten een impact hebben op het milieu, " zei hydrogeoloog David Hyndman van de Michigan State University (MSU), hoofdonderzoeker van het project. "Irrigatie verdubbelt bijna de oogstopbrengst en verhoogt het inkomen van boeren, maar niet-duurzaam watergebruik voor irrigatie leidt tot uitputting van grondwaterlagen over de hele wereld. De vraag is:'Hoe kunnen we water het beste gebruiken?'"

Het document benadrukt de noodzaak om te weten wanneer en waar irrigatie plaatsvindt om de watervoorraden effectief te beheren.

Het project richt zich op een economisch belangrijke landbouwregio in de centrale VS - het Republikeinse stroomgebied - dat over delen van Colorado ligt, Nebraska en Kansas, en levert oppervlaktewater en grondwater aan de High Plains Aquifer. Het team ontdekte dat de irrigatie in dit gebied tussen 2002 en 2016 ongeveer verdubbelde.

Watergebruik in deze regio kan ingewikkeld zijn omdat het is gereguleerd om de stroom naar Kansas te behouden in overeenstemming met het Republikeinse Rivier Compact van 1942.

"Eerder, we wisten welke boerderijen waren uitgerust om te irrigeren, maar niet welke velden daadwerkelijk in een bepaald jaar zijn geïrrigeerd, " zei Jillian Deines, ook van MSU en de hoofdauteur van de krant. "Onze irrigatiekaarten bieden deze informatie gedurende 18 jaar en kunnen worden gebruikt om de factoren te begrijpen die bijdragen aan irrigatiebeslissingen."

De onderzoekers gebruikten Google Earth Engine, een cloud-computingplatform dat grootschalige analyses van satelliet- en milieugegevens beschikbaar maakt voor het publiek, om veranderingen in irrigatie van jaar tot jaar te kwantificeren - een belangrijke bevinding voor boeren, gewasadviseurs en beleidsmakers die werken aan het verbeteren van de efficiëntie van irrigatie.

Google Earth Engine is een aanwinst geweest voor het berekenen van het grote aantal benodigde satellietbeelden, zeiden de wetenschappers. "Het stelt onderzoekers in staat om consistente methoden te gebruiken om grote regio's door de tijd heen te onderzoeken, ' zei Deine.

Het project, waarbij ook MSU-onderzoeksmedewerker Anthony Kendall betrokken is, wordt ondersteund door de gezamenlijke National Science Foundation (NSF)-USDA National Institute of Food and Agriculture (NIFA) Water, Programma Duurzaamheid en Klimaat (WSC) en het gezamenlijke NSF-NIFA Innovations at the Nexus of Food, Energie- en watersystemen (INFEWS) programma.

"Weten wat te planten, hoeveel land te planten, en hoeveel irrigatiewater er nodig is om een ​​gewas tijdens de oogst te ondersteunen, is door de tijd heen een uitdaging geweest voor boeren, " zei Tom Torgersen, NSF programmamedewerker voor WSC en INFEWS. "Boeren kunnen zich nu een toekomst voorstellen waarin modellen opties zullen bieden om beslissingen te helpen nemen voor meer efficiëntie en gewasproductiviteit."

Programmamanagers bij USDA-NIFA zeiden dat de vraag naar landbouwproducten in de toekomst waarschijnlijk zal toenemen, terwijl het water voor irrigatie kan afnemen als gevolg van problemen met de waterkwaliteit en concurrerende toepassingen.

De Republikeinse River Basin-onderzoekers "maakten gebruik van nieuwe rekenkracht om de 'Big Data' van alle beschikbare Landsat-satellietscènes te verwerken, en ontwikkelde irrigatiekaarten die helpen bij het verklaren van menselijke beslissingen over het gebruik van irrigatiewater, " zei Jim Dobrowolski, programmamedewerker bij de afdeling Milieusystemen van het NIFA. De kaarten houden de belofte in, hij zei, van het vermogen om voorspellingen te doen over het toekomstige watergebruik.

Een NASA Graduate Fellowship-programmaprijs financierde ook het onderzoek.