Talajnedvesség és Copernicus

Posted on

A talaj nedvességtartalma az egyik igen fontos, a klímát jellemző változó. Emellett alapvető hatással van a mezőgazdasági termelésre, segítségével követhetők az aszályos vagy akár belvizes időszakok, de következtetni lehet belőle az erdő- és bozóttüzek kialakulásának veszélyére is. A 2019-es és 2020-as év fordulóján például a hatalmas ausztráliai bozóttüzek kialakulásában a forróság mellett nagy szerepe volt a kiszáradt talajnak is.

Számos helyszíni mintavételezésen alapuló módszert fejlesztettek ki az elmúlt évtizedekben a talajnedvesség mérésére. Ezek nagy hiányossága, hogy csak egy-egy szűk területre vonatkozóan szolgálnak információval. Manapság azonban szerencsére már többféle műholdas mérési technikával, illetve azok kombinálásával eddig soha nem látott pontossággal és időbeli mintavételezéssel, globális léptékben mérhető fel a talaj víztartalma. Nem mellékesen, a távérzékeléssel történő adatgyűjtés költségkímélőbb is. Mivel a talaj nedvességtartalma a környezeti körülmények hatására gyorsan változhat, alapvető jelentőségűek a gyakran megismételt mérések. Hogyan segít az európai Copernicus program a talaj felső 5-7 cm vastag rétege nedvességtartalmának feltérképezésében, műholdas adatok felhasználásával?

Alapvetően háromféle műholdas távérzékelési módszer áll rendelkezésre a nedvességtartalom meghatározására. Az optikai műholdak, mint a Sentinel-2, az elektromágneses színkép látható és infravörös tartományának egyszerre több hullámhosszán végeznek megfigyeléseket. Ezek alapján empirikus vegetációs indexeket lehet meghatározni, ez pedig közvetett módon információt szolgáltat a talajnedvességről is. Ugyancsak lehetséges a felszínhőmérséklet-különbségek meghatározása, amihez szintén köze van a nedvességtartalomnak. Az optikai érzékelőkkel végzett mérések előnye, hogy viszonylag jó térbeli és elfogadható időbeli felbontással dolgoznak, az eljárások pontossága növényzetmentes vagy növényekkel kevéssé borított felszín esetén kielégítő. Hátrányuk viszont, hogy sűrű vegetáció esetén kevésbé pontosak, ráadásul felhős időben a műholdfelvételek nem használhatók, hiszen ilyenkor a Föld körüli pályán keringő érzékelőkig nem jut el a felszínről a sugárzás.

A mikrohullámú tartományban viszont a felhőborítottság nem akadály. Ráadásul a talaj relatív permittivitása erősen függ az anyagának víztartalmától. Így a nedvességtartalom becsülhető egyrészt a talajfelszín saját elektromágneses sugárzásának mérésével (passzív módszer), vagy a beérkező mikrohullámú radarjelek visszaszóródásának mértékéből (aktív módszer). A hagyományos passzív műholdas mikrohullámú sugárzásmérők (radiométerek) felbontása nem túl finom, 40 km körüli. Legújabban azonban az aktív radaros műholdakkal, mint a Copernicus program Sentinel-1 párosa, 10 m körüli felbontás is lehetővé vált. Így ezeknek a méréseknek fontos szerepe van a talajnedvességi térképek előállításában. Ráadásul a különböző módszerek előnyei a mérések megfelelő kombinációjával egyesíthetők.

Aki nem szeretné maga elemezni a Copernicus program keretében amúgy szabadon elérhető nyers műholdas adatokat, annak segít a Copernicus felszínfigyelő szolgáltatása (Copernicus Land Monitoring Service, CLMS) és a klímaváltozást figyelő szolgáltatása (Copernicus Climate Change Service, C3S), ahonnan a különféle térképek letölthetők (például innen és innen).

Talajnedvességi index (Soil Water Index, SWI) térképe Európára, 2018. augusztus. (Kép: Copernicus Global Land Service)

A rendszeres monitorozás lehetőséget ad az időbeli változások kimutatására, sőt az előrejelzésre is. Ez nagyon fontos lehet például a mezőgazdasági termeléssel kapcsolatban. Nem véletlen, hogy a Copernicus szolgáltatásai keretében kifejlesztett, a talajnedvesség-anomáliát jellemző indexet Indiában is használják az aszály előrejelzésére.

Talajnedvességi anomáliák európai térképe 2018. augusztusra, az 1991 és 2010 közötti átlagértékekhez, mint bázishoz viszonyítva. (Kép: C3S / ECMWF / TU Wien / EODC / VanderSat)

 

Kapcsolódó linkek: