Un quadro progettato per fornire informazioni dettagliate sull'uso agricolo delle acque sotterranee nelle regioni aride è stato sviluppato dai ricercatori KAUST in collaborazione con il Ministero saudita dell'ambiente, dell'acqua e dell'agricoltura (MEWA).

"Le acque sotterranee sono una risorsa preziosa, ma non lo paghiamo per far crescere il nostro cibo, lo pompiamo e basta, "dice Oliver Lopez, che ha lavorato al progetto con Matthew McCabe di KAUST e collaboratori. "Quando qualcosa è gratis, siamo meno propensi a tenerne traccia, ma è fondamentale misurare l'estrazione delle acque sotterranee perché influisce sulla sicurezza alimentare e idrica, non solo regionale, ma globalmente».

I terreni agricoli dell'Arabia Saudita sono spesso irrigati tramite perni centrali che attingono a falde acquifere sotterranee. Il team ha creato un potente strumento che cattura i dettagli dell'uso dell'acqua dalla scala regionale fino ai singoli campi. Questo è il primo sistema operativo al mondo per il monitoraggio e la modellazione dell'uso dell'acqua agricola su scale spaziali e temporali così precise, nota López.

Il framework combina dati provenienti da diverse fonti, compreso il satellite Landsat 8, modelli di previsione meteorologica e un modello idrologico terra-superficie, per migliorare la risoluzione del sistema e l'accuratezza della previsione.

"Le immagini satellitari mostrano modelli distinti di campi attivi sullo sfondo del deserto nudo, permettendoci di identificare i singoli campi pivot centrali, anche se sono irregolari per forma e dimensione, "dice López.

Il team ha derivato i tassi di evaporazione delle colture, temperatura superficiale e albedo, e modelli di crescita delle colture dai dati satellitari. Hanno combinato queste informazioni con un modello idrologico di superficie regionale per stimare la quantità di acqua fornita a ciascun campo dai perni centrali.

Hanno valutato il quadro in una struttura sperimentale su piccola scala di 40 campi ad Al Kharj, prima di provarlo su larga scala nella provincia di Al Jawf, dove ha stimato con successo l'uso dell'acqua in oltre 5000 singoli campi. Da allora l'approccio è stato applicato a livello nazionale in più di 35, 000 campi.

"Il nostro quadro ha fornito ampie stime su scala di campo per il 2015 che serviranno da punto di riferimento per confronti futuri, " afferma López. "Ci auguriamo che il nostro modello offra uno strumento coerente e affidabile che dimostri l'impatto delle politiche di gestione dell'acqua e guidi le decisioni future".

Il team prevede di integrare più fonti di dati satellitari per migliorare la frequenza e la risoluzione di raccolta dei dati, migliorando così la precisione del quadro.

"Un obiettivo chiave del nostro gruppo di ricerca è monitorare 'ogni campo, da tutte le parti, sempre", un vero problema di analisi dei Big Data, " dice McCabe. "Per affrontare le preoccupazioni nazionali e globali sulla sicurezza alimentare e idrica, abbiamo bisogno di conoscenze a livello locale, consegnato su scala planetaria."