Radarteknik i rymden kan användas för att mäta hur "törstiga" växter och grödor är. Detta kan spela en nyckelroll för att förbättra vår förståelse av hur ekosystem och vatten- och kolcyklerna hänger ihop. I teorin, vi har tekniken för att övervaka grödor i global skala och identifiera var avhjälpande åtgärder behövs. Fredagen den 1 december, Tim van Emmerik kommer att tilldelas sin doktorsexamen vid TU Delft för sitt arbete med ämnet.

Van Emmerik forskade kring nederbörd, avdunstning och sätt att mäta växternas törst. Hans huvudfokus låg på de tropiska regnskogarna. Detta beror på att de har en viktig roll att spela i jordens vatten, syre- och kolcykler. "Om Amazonas regnskog blir allt torrare, eller minskar i storlek på grund av avskogning, detta kommer att påverka vatten- och kolcyklerna. Det kan bidra till klimatförändringarna på jorden, "förklarar van Emmerik.

Ett praktiskt problem i forskningen var att mätinstrumenten är dyra eller kan skada träd. De kan inte heller utstå de extrema förhållandena i en regnskog. "Så snart du börjar hänga lådor med utrustning i en gammal skog, ormar, spindlar och andra varelser börjar leva i dem. Ett potentiellt alternativ är att ta mätningar från luften med hjälp av satelliter eller radar. Men det enda sättet att veta om dina mätningar är korrekta är att kontrollera vad som händer på marken. "

Med ökningen i tillväxten inom smartphoneindustrin, sensorer har blivit mycket billigare och mer robusta. Tillsammans med sin kollega Rolf Hut, Van Emmerik kom därför på idén att använda accelerometrar som ett prisvärt alternativ för att mäta trädrörelser under en längre period. Genom att koppla ett träds rörelsehastighet till andra meteorologiska och hydrologiska data, han kunde relatera trädets rörelser till yttre tryck (som vind, avdunstning och nederbörd) och skilja dessa från själva trädets fysiska egenskaper (såsom elasticitet, massa och vattenhalt).

Van Emmerik undersökte allt detta steg-för-steg i tomatplantor, i majsfält och i Brasilien.

För att undersöka effekten av vattenstress i tropiska regnskogar, accelerometrar installerades på 19 träd i den brasilianska Amazonas för att mäta deras rörelse. Trädets rörelse beror på olika egenskaper. Van Emmerik visar att rörelsen påverkas av trädmassan, mängden vatten som finns kvar på lövtaket och hur mycket trädet interagerar med atmosfären. Uppgifterna avslöjade också en tydlig skillnad mellan regniga och torra årstider.

Det antas att denna förändring är ett resultat av förändringar i trädmassa, orsakad av fluktuerande vattenhalt eller förlust av löv på grund av ett ökande vattenunderskott. "Jag använde fältdata om vattenunderskott i träd i kombination med radarobservationer för att visa att radarreflektion är extremt känslig för ökande vattenspänning. Under övergången från regnigt till torrsäsong, en tydlig minskning av regelbunden reflektion identifierades, vilket kan förklaras av den snabba ökningen av vattenunderskottet som mäts i träden. "

"Radarreflektionens känslighet för vattenspänning i vegetation har varit föremål för diskussion i åratal. Tyvärr har det fanns otillräckliga observationer för att testa teorin tills nu. Jag har visat att vattenunderskott i vegetation orsakar betydande förändringar i vatteninnehållet och växternas konduktivitet, vilket i sin tur resulterar i observerbara skillnader i radarreflektion. "