Proyecto H2020 REC:Humedad del suelo en la zona de las raíces Estimaciones a escala diaria y de parcela agrícola para la gestión del riego de cultivos y el impacto del uso del agua: un enfoque de detección remota con múltiples sensores
- Tipus Projecte
- Estat Completado
- Execució 2015 -2019
- Pressupost assignat 895.500,00 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte FOODSELFI
Descripció
El uso sostenible del agua es una preocupación creciente en Europa. Hoy en día, la agricultura ejerce una presión importante sobre los recursos hídricos, especialmente en los países mediterráneos, donde el riego puede representar hasta el 80% del consumo de agua. Por ello, el aumento de la eficiencia en el uso del agua en la agricultura se ha identificado como uno de los temas clave en relación con la escasez de agua y la sequía. Ahora es necesario mejorar la gestión del riego en las explotaciones agrícolas, ajustándolo a las necesidades hídricas de los cultivos a lo largo de la temporada de crecimiento.
Las agencias de riego modernas se basan en mediciones in situ de la humedad del suelo en la zona radicular para detectar la aparición de estrés hídrico en los cultivos y activar los riegos. Sin embargo, las mediciones puntuales in situ generalmente no están disponibles en áreas extensas y pueden no ser
representativas a escala de campo. Si bien la teledetección proporciona técnicas rentables para monitorear áreas extensas, actualmente no existe un algoritmo específico para el monitoreo de la humedad del suelo en la zona radicular a escala de parcela.
REC propone una solución a la necesidad de conocer la humedad del suelo en la zona radicular a escala de cultivo para la gestión del riego. Se basa en un algoritmo operativo innovador que busca:
1) mapear la humedad del suelo en la zona radicular diariamente a escala de campo y
2) evaluar cuantitativamente los diferentes componentes del balance hídrico a escala de campo a partir de datos de teledetección fácilmente disponibles.
La metodología se basa en el acoplamiento entre un modelo de superficie que representa los flujos de agua en la interfaz entre la superficie terrestre y la atmósfera (infiltración, evaporación, transpiración) y en el suelo (drenaje), y datos de teledetección compuestos por la temperatura de la superficie terrestre y la humedad del suelo cerca de la superficie, recuperados de radiómetros de microondas y radares.
Estas estimaciones se integrarán en un sistema de gestión del riego que se utilizará para activar el riego. Además, estas estimaciones permitirán realizar una evaluación de impacto del uso consuntivo del agua y la huella hídrica.
Descripció de les activitats
Se han cumplido los siguientes objetivos específicos:
Objetivo EO INNOVADOR: Definir, desarrollar e implementar algoritmos innovadores para estimar la humedad del suelo cerca de la superficie con alta resolución espacial a partir de datos de Observación de la Tierra. La NSSM se ha obtenido con alta resolución espacial (escala de campo) y temporal (cada 3 días) mediante el desarrollo de sinergias entre los datos de microondas pasivos de SMOS, los datos de microondas activos de Sentinel-1 y los datos ópticos de Sentinel-3/MODIS/Landsat.
Como resultado, podemos proporcionar NSSM de alta resolución cada 3 días en todas las condiciones climáticas.
Objetivo VALIDACIÓN: Realizar experimentos de validación regularmente utilizando actividades in situ, EO y de modelado para todas las estimaciones de REC.
En coordinación con las respectivas agencias de riego de Segarra-Garrigues (ASG) y del perímetro irrigado de la llanura de Haouz (ORMVAH), se han implementado campañas de campo intensivas durante 2015, 2016, 2017 y 2018.
Como resultado, tenemos los medios para validar completamente los productos EO y los flujos de agua que cubren una amplia gama de condiciones de humedad del suelo y riego.
Objetivo RED: Construir una red para el intercambio de conocimiento intersectorial y la colaboración a largo plazo en el campo de las aplicaciones de teledetección para la gestión de los recursos hídricos.
REC se basa en proyectos europeos de I+D existentes o completados que tienen como objetivo optimizar la gestión del riego y los socios ya han colaborado en proyectos internacionales. El marco de este proyecto está fortaleciendo estos vínculos y ayuda a llegar a instituciones y empresas que trabajan en el sector del riego.
Hemos organizado 3 días de puertas abiertas del proyecto y un taller internacional final con un número cada vez mayor de asistentes experimentados.
Se está implementando un marco que facilita una comunidad sólida y cohesionada (científica/operativa; investigadora/industrial) en la investigación multidisciplinaria sobre recursos hídricos (hidrólogos, agrónomos, gestores de recursos hídricos, etc.).
Como resultado, se facilita la integración de actividades internacionales sinérgicas en curso para el impacto en el riego y el uso del agua.
Objetivo: DIFUSIÓN: Promover los resultados del proyecto REC mediante talleres y seminarios abiertos, seminarios web, artículos científicos revisados ??por pares, un portal web, folletos, boletines y películas para impulsar los resultados en futuros servicios operativos.
Se han llevado a cabo las siguientes acciones de promoción:
• Tres jornadas de puertas abiertas y un taller final
• 8 talleres
• Varias formaciones de campo, 4 seminarios web y cursos presenciales
• 6 conferencias doctorales y 3 conferencias doctorales programadas para 2019, 6 doctorados en curso
• Presencia en más de 50 congresos en más de 10 países
• 21 publicaciones en revistas científicas internacionales revisadas por pares
• Dos películas
• Presencia en 18 eventos de intermediación y 5 ferias
Como resultado, hemos visto un número creciente de asistentes a seminarios abiertos y seminarios web y hemos reforzado la red de REC.
Objectius
El uso sostenible del agua es una preocupación creciente en Europa. Hoy en día, la agricultura supone una importante presión sobre los recursos hídricos, especialmente en los países mediterráneos donde el riego puede representar hasta el 80% de los usos consuntivos del agua. Por tanto, se ha identificado el aumento de la eficiencia en el uso del agua en la agricultura como uno de los temas clave relacionados con la escasez de agua y la sequía (Informe AEMA nº 1/2012). Ahora se hace necesario mejorar la gestión del riego en las explotaciones agrícolas ajustando el riego a las necesidades de agua de los cultivos a lo largo de la temporada de crecimiento. Las agencias de riego modernas se basan en mediciones in situ de la humedad del suelo en la zona de las raíces para detectar la aparición del estrés hídrico de los cultivos y activar el riego. Sin embargo, las mediciones puntuales in situ generalmente no están disponibles en áreas extensas y pueden no ser representativas a escala de campo. Si bien la detección remota proporciona técnicas rentables para monitorear áreas amplias, actualmente no existe ningún algoritmo dedicado al monitoreo de la humedad del suelo en la zona de las raíces a escala de parcela. REC propone una solución a la necesidad de la humedad del suelo en la zona de las raíces a escala de cultivo para el manejo del riego. Se basa en un algoritmo operativo innovador que permitirá por primera vez: 1) mapear diariamente la humedad del suelo en la zona de las raíces a escala de campo y 2) evaluar cuantitativamente los diferentes componentes del balance de agua a escala de campo a partir de datos de detección remota fácilmente disponibles. La metodología se basa en el acoplamiento entre un modelo de superficie que representa los flujos de agua en la interfaz de la atmósfera de la superficie terrestre (infiltración, evaporación, transpiración) y en el suelo (drenaje), y datos de detección remota compuestos por la temperatura de la superficie terrestre, y humedad del suelo cerca de la superficie recuperada de radiómetros y radares de microondas. Estas estimaciones se integrarán en un sistema de gestión del riego que se utilizará para activar el riego. Además, estas estimaciones permitirán realizar una evaluación de impacto del uso consuntivo del agua y de la huella hídrica.
Resultats
El equipo ya había implementado y validado un algoritmo de desagregación (DISPATCH) para proporcionar datos NSSM con una resolución de 1 km a partir de datos SMOS y MODIS (Merlin et al. 2013).
Durante el desarrollo del proyecto, se han abordado los siguientes aspectos:
• Mejorar la resolución temporal de los datos DISPATCH de 1 km de resolución mediante la asimilación de los datos en un modelo de superficie terrestre (Malbéteau et al. 2017)
• Identificar las fortalezas y debilidades de los métodos existentes de reducción de escala de la humedad del suelo para abrir nuevas vías de investigación (Peng et al. 2017)
• Investigar diferentes enfoques para modelar los datos de retrodispersión para la estimación del NSSM (Gao et al. 2017)
• Desarrollar un enfoque innovador para aprovechar la complementariedad entre el NSSM SMOS desagregado térmicamente (sin necesidad de calibración) y el NSSM derivado de Sentinel-1 (con necesidad de calibrar el modelo de transferencia radiativa) a una resolución de 100 m (Escorihuela et al. 2017)
Como resultado, podemos proporcionar NSSM de alta resolución cada 3 días en todas las condiciones climáticas.
Durante el segundo período de informe de REC, se han abordado los siguientes aspectos:
• Investigar posibles sinergias entre los datos de Sentinel-1 y un proxy NSSM derivado de los datos térmicos de LandSat-7/8 (Amazirh et al. 2018)
• Una mejor representación de la partición entre la evaporación del suelo y la transpiración de la planta (AïtHssaine et al. 2018)
• Mejorar la resolución espacial de MODIS/Terra LST integrando la alta resolución espacial de NSSM derivada de Sentinel-1 (Amazirh et al., 2019).
Como resultado, podemos proporcionar RZSM de alta resolución cada 3 días en todas las condiciones climáticas.
Estimar con precisión todos los componentes del ciclo del agua superficial desarrollando un acoplamiento innovador entre un modelo de superficie terrestre (LSM) que representa los flujos de agua en la interfaz superficie terrestre-atmósfera y en el suelo, y NSSM y RZSM detectados remotamente.
Durante el segundo período de informe de REC, se han abordado los siguientes aspectos:
• Asimilar los datos de LST y Fc en el modelo FAO-2Kc y simular el RZSM como la variable de estado del balance hídrico resultante de los flujos de agua de entrada (riego, precipitación) y salida (transpiración, evaporación y drenaje) (Olivera et al. 2018).
• Mejorar nuestra comprensión de la transpiración de la planta mediante el formalismo de la FAO (Ayyoub et al. 2017).
• Proponer un nuevo modelo de evaporación del suelo impulsado por la humedad del suelo cerca de la superficie y con capacidades de calibración a partir de la textura del suelo o información de LST (Merlin et al. 2018).
• Abordar la representación del drenaje dentro del modelo de balance hídrico FAO-56 (Nassah et al. 2018).
Como resultado, hay una clara mejora de LSM con respecto al estado del arte.
Coordinadors
- ISARDSAT SL (isardSAT)
Col·laboradors
- KAFR EL-SHEIKH UNIVERSITY
- CORNELL UNIVERSITY
- THE AGRICULTURAL RESEARCH CENTER
- UNIVERSITATEA DUNAREA DE JOS DIN GALATI (UDJG)
- UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID (UPM)