Rastreando o movimento invisível da água

Chamado OpenET, o sistema utiliza um conjunto de seis modelos orientados por satélite que aproveitam dados publicamente disponíveis do programa Landsat para calcular a evapotranspiração (ET) – o movimento do vapor de água do solo e das folhas das plantas para a atmosfera. O OpenET faz isso em escala de campo, o que está melhorando enormemente a forma como agricultores, pecuaristas e gestores de recursos hídricos administram um dos recursos mais preciosos da Terra.

Os pesquisadores conduziram agora uma análise em larga escala sobre quão bem o OpenET está rastreando a evapotranspiração nas culturas e paisagens naturais. A equipe comparou os dados do OpenET com medições de 152 locais com instrumentos terrestres nos Estados Unidos. Em áreas agrícolas, o OpenET calculou a evapotranspiração com alta precisão, especialmente para culturas anuais como trigo, milho, soja e arroz. Os pesquisadores relataram suas descobertas na Nature Water.
“Fiquei agradavelmente surpreso com os resultados”, disse John Volk, principal autor do estudo e cientista assistente de pesquisa e engenheiro de software do Desert Research Institute em Reno, Nevada. que são áreas importantes para a agricultura e enfrentam desafios de sustentabilidade hídrica”.

Esta é uma boa notícia para regiões onde os dados do OpenET já estão sendo colocados em prática. No delta de Sacramento-San Joaquin, no norte da Califórnia, os gestores de recursos hídricos estão usando o OpenET para ajudar os agricultores a cumprir as regras estaduais que exigem que relatem aspectos de seu uso de água. O novo estudo “nos dá mais confiança de que esses números são precisos e que o OpenET está melhorando continuamente ao longo do tempo”, disse Lindsay Kammeier, engenheira sênior do Conselho de Água do Estado da Califórnia em Sacramento, que não esteve envolvida na nova pesquisa.

“A ET é notoriamente difícil de calcular”, acrescentou ela. “Ter um número realmente preciso ajuda-nos a tomar decisões para gerir o ambiente, gerir para usos agrícolas e gerir melhor para usos urbanos e a partir de um entendimento comum”.
Embora muitas pessoas estejam familiarizadas com o que significa um centímetro de chuva, poucos param para pensar no retorno de um centímetro de evapotranspiração à atmosfera, disse Forrest Melton, cientista do projeto OpenET no Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia. “A OpenET está trabalhando para tornar o processo invisível de evapotranspiração tão fácil de rastrear quanto verificar a quantidade de chuva na previsão meteorológica diária”.

A evapotranspiração é o processo natural no qual a água se move da superfície para a atmosfera. O termo combina evaporação – a água mudando de líquido para gasoso (vapor) e subindo do solo, lagos e oceanos – e transpiração, a “exalação” pelas plantas à medida que liberam umidade de volta ao ar. Após a precipitação, a evapotranspiração é um dos fatores mais importantes para estimar a quantidade de água disponível para as culturas ou outras plantas.

Para agricultores e gestores de recursos hídricos, dados precisos fornecem uma medida da quantidade de água necessária através da irrigação para substituir a água que foi consumida pela evapotranspiração. Saber exatamente quanta água está disponível ajuda as pessoas a fornecer às plantas a umidade necessária para florescer, sem a necessidade de aplicar muita. E isso, por sua vez, pode ajudar a poupar dinheiro em água e na eletricidade utilizada para bombear água para irrigação.

Mas todo esse vapor d’água ascendente é invisível, tornando difícil e caro o rastreamento no solo. Agricultores, cientistas e outros confiaram anteriormente em estimativas de “evaporação potencial” com base na temperatura, humidade e outros dados meteorológicos.

Ou recorreram a estações terrestres, como torres de fluxo, equipadas com sensores que monitorizam o dióxido de carbono, o vapor de água e a troca de calor entre a superfície da Terra e a atmosfera – um processo crucial para calcular a evapotranspiração. Mas embora tendam a ser altamente precisas, as torres de fluxo são caras de configurar e manter, por isso há um número limitado e os seus dados são locais e não podem representar regiões mais amplas. É aí que entra o cálculo da evapotranspiração do espaço. Os satélites passam regularmente pelas mesmas áreas, oferecendo monitoramento consistente.

As observações primárias do OpenET vêm dos satélites Landsat 8 e 9, uma parceria entre a NASA e o Serviço Geológico dos EUA. Os satélites combinam dados sobre as temperaturas da superfície terrestre e o verde das plantas, entre outras coisas. As temperaturas mais frias da superfície terrestre em áreas com vegetação mais saudável e densa, por exemplo, geralmente indicam níveis mais elevados de transpiração. Esses dados são então inseridos em modelos para calcular a evapotranspiração em alta resolução – cerca de um quarto de acre para cada pixel da imagem.
Os novos resultados mostram que, para terras agrícolas, os dados OpenET para períodos mensais, de estação de crescimento e anuais tiveram uma taxa de erro média de cerca de 10-20%.

O consórcio OpenET inclui a NASA, o USGS e o Departamento de Agricultura dos EUA, trabalhando com o Desert Research Institute e quase uma dúzia de outras universidades, o Environmental Defense Fund e o Google Earth Engine.

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