Jordbruksproducenter kunde, i framtiden, använda bättre prognoser för att mer effektivt bevattna sina fält med en Purdue-utvecklad teknologi som mer exakt kunde känna av markfuktighet under ytan genom att mäta reflektionerna av kommunikationssatellitsignaler.
"Ytans reflektionsförmåga är en funktion av markfuktigheten, och det gör att vi kan kvantifiera mängden fukt i jorden så, om nödvändigt, odlare kan vidta korrigerande åtgärder för att skydda sina grödor, sa James Garrison, professor vid Purdues School of Aeronautics and Astronautics, och El- och datateknik (med tillmötesgående). "Tekniken vi utvecklar kan vara kostnadseffektiv.
"Vatten blir mer och mer ont om. Så, att hantera det vatten som finns blir allt viktigare. För att hantera det måste du kunna exakt bestämma mängden som används. Nyckeln där är att mäta hur mycket av det som finns i jorden där det mesta absorberas av växternas rötter."
Tekniken använder sig av en specialiserad mottagare för att fånga reflektioner av kommunikationssatellitsignaler med våglängder på cirka en meter (39 tum), som forskare refererar till som "P-band".
Konventionell satellitteknik som används för att mäta markfuktighet kan inte fungera vid dessa längre våglängder på grund av den erforderliga antennstorleken och de betydande störningarna från kommunikationslänkar. Aktuella observationer av markfuktighet från en satellit använder våglängder på cirka 20 cm (8 tum) och kan bara penetrera jorden cirka 5 cm (2 tum). Förutsägelser om markfuktighet under ytan, kräver för närvarande tillämpning av modeller för att utöka ytmätningarna djupare.
Den nya tekniken är känd som "signaler om möjlighet, " eller SoOp, och använder i huvudsak samma sändningar som är källan till störningar som förhindrar mätningar från andra metoder. P-band SoOp förväntas vara känslig för markfuktighet ner till 15 till 20 centimeter, eller cirka 6 till 8 tum, under ytan. Reflexioner av signalerna från ytan jämförs med de ursprungliga satellitsignalerna.
"Genom att använda dessa befintliga satellitsignaler kringgår vi kraven för licensiering av en P-bandssändare, vilket är extremt svårt, "Sa Garrison. "Det minskar också storleken på den antenn som krävs."
Forskare har testat en prototyp av instrumentet på ett litet plan under ett experiment i Little Washita-vattendelaren i Oklahoma. De planerar nu att samla in data från en fast tornplats för att observera förändringarna i ett enda jordbruksfält under minst en växtsäsong.
Om det lyckas, denna teknik kan monteras på drönare för planering av bevattningsschemat för grödor.
