Geoloog en geochemicus Isaac Larsen van de Universiteit van Massachusetts Amherst is gewend om in het zand rond te struinen voor zijn bodemonderzoek, maar satellietfoto's van de boerderij in Iowa waar hij opgroeide, hebben een nieuwe dimensie aan het werk toegevoegd, en hij heeft nu een beurs van NASA om de bodem op een geheel nieuwe manier te bestuderen, vanuit de ruimte.

Een expert in bodemproductie, erosie, menselijke impact en de evolutie van het landbouwlandschap, Larsen heeft een driejarige $265, 000 New Investigator Program-subsidie ​​​​van NASA's Earth Science Division, die innovatief onderzoek door aardwetenschappers vroeg in hun loopbaan ondersteunt.

Erosie vermindert de bodemvruchtbaarheid, Larsen wijst erop, waardoor de landbouwproductie afneemt. De kosten in de VS lopen op tot tientallen miljarden dollars per jaar en hoewel velen de noodzaak erkennen om de bodem te sparen, er blijven onduidelijkheden over hoe groot het probleem is.

Hij zegt dat het ontwikkelen van schattingen van bodemverlies op grote ruimtelijke schaal een enorme uitdaging is. "Er is veel werk geweest aan bodemerosie op veel kleinere percelen, maar het is moeilijk om die informatie door het landschap te brengen, ' merkt hij op. 'Het gebruik van teledetectie als een manier om naar de brede schaal te kijken, is veelbelovend. We zullen tot in de kleinste details weten waar grond verloren is gegaan."

Veel heuveltoppen rond Larsens ouderlijk huis in Clear Lake, Iowa, hebben al hun bovengrond verloren en zijn tot ijstijd afgesleten. Zoals hij uitlegt, "Ik kon de erosie vanaf de grond zien, maar pas nadat ik was opgeleid als geomorfoloog op de graduate school, kon ik de patronen van de bodemkleur interpreteren als verlies van de bovengrond. Toen vroeg ik me af of de effecten van erosie vanuit de ruimte te zien waren. Ze kunnen, en als je de foto's vanuit de ruimte bekijkt, kun je zien hoe groot het verlies van de bovengrond is. Als je eenmaal begint te zoeken, je ziet het allemaal in het hele Midwesten."

"Ik denk dat we in staat zullen zijn om robuuste schattingen te maken van de mate van verlies van de bovengrond in het hele Midwesten van de VS, "zegt hij. "Dit zijn enkele van de meest vruchtbare gronden ter wereld, maar we hebben op dit moment geen goede maatstaf voor de omvang van het verlies van de bovengrond."

Het meeste van dit werk zal bestaande afbeeldingen gebruiken, zegt Larsen. Hij en een afgestudeerde student zullen creatieve manieren bedenken om ruimtegebaseerde gegevens te gebruiken om de bodem van de aarde te bestuderen, niet alleen met behulp van openbare NASA-gegevens, maar ook commerciële afbeeldingen in hoge resolutie die NASA en de National Geospatial-Intelligence Agency in overleg met particuliere bedrijven beschikbaar kunnen stellen voor onderzoek.

Eén doel is om te schatten hoeveel bovengrond er verloren is gegaan in de voormalige tallgrassprairie sinds de Europese nederzetting in de jaren 1800, van westelijk Illinois tot oostelijk Nebraska en van Missouri en Kansas noordwaarts tot Iowa, Minnesota en de oostelijke Dakota's. De onderzoekers zullen een kaart en regionale analyse maken die boeren, voorlichters en anderen kunnen gebruiken om te bepalen welke gebieden baat kunnen hebben bij veranderende landbouwpraktijken.

Larsen stelt voor om afbeeldingen met een hoge resolutie te gebruiken om de aan- en afwezigheid van bovengrond in kaart te brengen in gebieden waar afbeeldingen beschikbaar zijn vanaf de juiste tijd van het jaar - hetzij na de herfstoogst en voordat het sneeuwt, of nadat de sneeuw is gesmolten en vóór het planten in de lente. "Vanwege die smalle ramen, we hebben niet overal hoge resolutie beelden, maar we hebben de omvang van het bodemverlies kunnen koppelen aan topografische informatie met hoge resolutie van Lidar, " een andere teledetectietechniek, hij voegt toe.

Bovengrondverlies is omkeerbaar, zoals hoveniers weten van het toevoegen van compost en andere bodemverbeteraars aan hun percelen. Het omkeren van het verlies van bovengrond op de schaal van boerderij tot provincie vereist verschillende benaderingen, Larsen zegt, maar is de moeite meer dan waard.

"Als we het organische zouden herstellen, koolstofrijk deel van de bovengrond dat de sleutel is tot bodemvruchtbaarheid en productiviteit, het zou een groot economisch voordeel voor de boeren betekenen. Er kan zeker iets aan gedaan worden. Met zeer agressief beheer kunt u de grond weer opbouwen, en studies suggereren dat je de bovengrond in minder dan tien jaar terug kunt brengen met methoden als no-till farming, vruchtwisselingen, en het planten van bodembedekkers, " hij voegt toe.