Gronddoordringende radar is niet iets uit de nieuwste sci-fi-film. Het is eigenlijk een instrument dat door bodemwetenschappers wordt gebruikt om snel en eenvoudig de hoeveelheid vocht in de bodem te meten.

Zoals bij de meeste technologieën, het wordt steeds beter en nieuwe manieren om het te gebruiken worden getest. Jonathan Algeo, een afgestudeerde student aan de Rutgers University, heeft zijn studies besteed aan het beter maken van gronddoordringende radar voor verschillende toepassingen, zoals het meten van bodemvocht.

"Het is een veelgebruikt hulpmiddel in onderzoek, landbouw, Engineering, en het leger voor het kijken naar begraven objecten en het meten van het watergehalte, Algeo legt uit. "Een van de belangrijkste voordelen is dat het erg snel is. Een voorbeeld is een tool met een wiel waarmee de radar metingen kan doen terwijl je hem over de grond sleept. Op deze manier, je kunt heel snel metingen doen over een groot veld of een lijn van kilometers lang. Radar kan snel over een groot gebied worden gebruikt om veel verschillende vragen te beantwoorden."

De technologie kan worden gebruikt om ondergrondse tunnels te vinden, fundament, of scheuren van metaal in de steunen van een brug. Wat de bodem betreft, de vragen kunnen variëren. Hoeveel water bevindt zich in de buurt van het oppervlak? Hoe varieert het binnen een veldsite? Het watergehalte in de buurt van het oppervlak kan het klimaat beïnvloeden, dus het is ook belangrijk voor computergebaseerde klimaatmodellen.

Door het bodemvocht in een veld te kunnen meten, kunnen boeren het watergebruik optimaliseren, zodat ze niet te veel of te weinig verbruiken, vooral in droge gebieden waar water beperkt is. Door naar de zeer ondiepe ondergrond te kijken, kunnen boeren de efficiëntie van hun irrigatiesystemen testen.

Hoe doet het dit? "Grondradar gebruikt twee antennes. De ene zendt een signaal uit en de andere ontvangt het, "zegt Algeo. "Het uitgaande signaal is vergelijkbaar met het signaal van een magnetron of mobiele telefoon. Dat signaal gaat in alle richtingen, maar de meeste energie gaat naar de grond. Wanneer er een begraven object is of een verandering in materiaal, het radarsignaal reflecteert terug naar de oppervlakte, waar het wordt opgepikt door de andere antenne."

Hij voegt eraan toe dat wanneer er meer water in de grond is, de golven bewegen langzamer. Als er minder water is, ze bewegen sneller. Een wetenschapper kan de informatie die de antennes van de golven verzamelen gebruiken om het watergehalte van de bodem in te schatten.

De vergelijkingen en methoden die onderzoekers gebruiken om het watergehalte te schatten, zijn er in veel verschillende vormen. Algeo's recente onderzoek testte welke het beste waren in het schatten van het watergehalte. De vergelijkingen analyseren het vroege tijdsignaal. Dit zijn de eerste radargolven die terugkeren naar de ontvangstantenne nadat ze door de bovenkant van de grond zijn gegaan. De sterkte van dit signaal verandert op basis van het watergehalte van de bovenkant van de grond. Het kan zelfs worden gemeten in kleirijke bodems waar radar normaal gesproken niet nuttig zou zijn.

Algeo en zijn team vergeleken twee methoden voor het berekenen van een waarde voor het vroege tijdsignaal om te bepalen welke, als een van beide, was beter in het volgen van veranderingen in bodemvocht. Ze ontdekten dat beide methoden succesvol waren. Dit geeft onderzoekers de mogelijkheid om snel het watergehalte in grote veldsites te schatten.

"Om een ​​methode wijdverbreid te laten worden in de industrie, het moet zonder enige twijfel worden bewezen door onderzoekers zoals wij, " zegt Algeo. "We proberen alle details te achterhalen van waar, hoe, en wanneer vroege signaalanalyse het nuttigst is. Dit betekent dat gebruikers van gronddoordringende radar een ander hulpmiddel in hun gereedschapskist hebben wanneer ze proberen om snel het ondergrondse watergehalte te meten."

"Gronddoordringende radar is mijn favoriete geofysische tool omdat we er zo'n grote verscheidenheid aan informatie van de ondergrond mee kunnen krijgen, " voegt hij eraan toe. "Als er een vraag is over de ondergrond, de kans is groot dat het je enig inzicht kan geven in wat er aan de hand is."