La tecnologia radar nello spazio può essere utilizzata per misurare la "sete" di piante e colture. Ciò potrebbe svolgere un ruolo chiave nel migliorare la nostra comprensione di come gli ecosistemi e i cicli dell'acqua e del carbonio siano interrelati. In teoria, abbiamo la tecnologia per monitorare le colture su scala globale e identificare dove sono necessarie azioni correttive. Venerdì 1 dicembre, Tim van Emmerik riceverà il suo dottorato di ricerca alla TU Delft per il suo lavoro sull'argomento.

Van Emmerik ha condotto ricerche sulle precipitazioni, evaporazione e modi di misurare la sete delle piante. Il suo obiettivo principale erano le foreste pluviali tropicali. Questo perché hanno un ruolo essenziale da svolgere nell'acqua della Terra, cicli dell'ossigeno e del carbonio. "Se la foresta pluviale amazzonica diventa sempre più secca, o si riduce di dimensioni a causa della deforestazione, questo avrà un impatto sui cicli dell'acqua e del carbonio. Ciò potrebbe contribuire al cambiamento climatico sulla Terra, " spiega van Emmerik.

Un problema pratico riscontrato nella ricerca è che gli strumenti di misurazione sono costosi o possono danneggiare gli alberi. Inoltre, non possono sopportare le condizioni estreme di una foresta pluviale. "Non appena inizi ad appendere scatole di attrezzi in un'antica foresta, serpenti, ragni e altre creature iniziano a vivere in loro. Una potenziale alternativa è quella di effettuare misurazioni dall'aria utilizzando satelliti o radar. Ma l'unico modo per sapere se le tue misurazioni sono accurate è controllare cosa sta succedendo esattamente a terra".

Con l'impennata della crescita nel settore degli smartphone, i sensori sono diventati molto più economici e robusti. Insieme al suo collega Rolf Hut, Van Emmerik ha quindi avuto l'idea di utilizzare gli accelerometri come un'alternativa economica per misurare i movimenti degli alberi per un periodo più lungo. Collegando la velocità di movimento di un albero ad altri dati meteorologici e idrologici, era in grado di mettere in relazione i movimenti dell'albero con le pressioni esterne (come il vento, evaporazione e piovosità) e distinguerle dalle caratteristiche fisiche dell'albero stesso (come elasticità, massa e contenuto idrico).

Van Emmerik ha studiato tutto questo passo dopo passo nelle piante di pomodoro, nei campi di mais e in Brasile.

Al fine di studiare l'impatto dello stress idrico nelle foreste pluviali tropicali, accelerometri sono stati installati su 19 alberi nell'Amazzonia brasiliana per misurare il loro movimento. Il modo in cui si muovono gli alberi dipende da varie caratteristiche. Van Emmerik mostra che il movimento è influenzato dalla massa dell'albero, la quantità di acqua che rimane sulla chioma fogliare e quanto l'albero interagisce con l'atmosfera. I dati hanno anche rivelato una chiara differenza tra la stagione delle piogge e quella secca.

Si presume che questo cambiamento sia il risultato di cambiamenti nella massa dell'albero, causato da fluttuazioni del contenuto idrico o dalla perdita di foglie a causa di un crescente deficit idrico. "Ho usato i dati sul campo del deficit idrico negli alberi combinati con le osservazioni radar per dimostrare che la riflessione radar è estremamente sensibile all'aumento dello stress idrico. Durante il passaggio dalla stagione delle piogge alla stagione secca, è stata individuata una netta riduzione della riflessione regolare, il che può essere spiegato dal rapido aumento del deficit idrico misurato negli alberi".

"La sensibilità della riflessione radar allo stress idrico nella vegetazione è stata oggetto di discussione per anni. Purtroppo, non c'erano osservazioni sufficienti per testare la teoria fino ad ora. Ho dimostrato che il deficit idrico nella vegetazione provoca cambiamenti significativi nel contenuto d'acqua e nella conduttività delle piante, che a sua volta si traduce in differenze osservabili nella riflessione radar."