Ett team som inkluderar en doktorand som tagit sin doktorsexamen. på söndag från University of Alabama i Huntsville (UAH) har tagit ett stort steg mot att utveckla ett satellitbaserat verktyg för att förbättra uppskattningar av skörden i USA och runt om i världen.

Med hjälp av data från NASA- och NOAA-satelliter, ett team under ledning av doktoranden Vikalp Mishra utvecklade en teknik som ger markfuktighetsdata både på jordytan och i nivå med en lantbruksväxts rötter. Inkopplad i en beskärningsmodell, att jordfuktighetsdata minskade felfrekvensen i majsskördsuppskattningar med mer än två tredjedelar.

Mishra, som fick sin Ph.D. i civilingenjör under UAH:s inledande ceremonier på söndag, 10 december, har antagits för en NASA post-doc stipendium. I januari, han kommer att fortsätta arbetet med markfuktighetsprojektet vid NASA:s SERVIR-center i UAH:s Cramer Research Hall.

Medan proof-of-concept-testprojektet som var Mishras avhandlingsforskning endast tittade på en gröda på en handfull platser i sydöstra USA, Mishra sa att ett system för att titta på jordbruksregioner runt om i världen – och för att ge bättre varningar om annalkande missväxt och svält – kan vara tillgängligt inom tre till fem år.

Mishra blev intresserad av vattenresursförvaltning när han växte upp i Indore, en stad i centrala Indien. Det är en torr region där regn bara faller två eller tre månader om året "och vi brukade få dricksvatten en gång i veckan, " han sa.

Även om mycket av intresset för hans arbete - som stöddes av ett NASA-stipendium för jord- och rymdvetenskap - har kommit från utvecklingsländer där matbrist är vanligare, "även i USA, data om bevattning och markfuktighet är inte alltid tillgängliga, ", sa Mishra. "Även i datarika länder, det finns problem."

"Detta kan vara viktigt på platser som inte är tillgängliga eller där du helt enkelt inte har resurserna att samla in den typen av data, " sa Dr Jim Cruise, en forskare vid UAH:s Earth System Science Center som är pensionerad från UAH:s civilingenjörsfakultet. "Det har den potentialen. Det finns flera olika människor på platser runt om i världen som är intresserade av det här arbetet."

Algoritmen som utvecklats av Mishra använder data från NASA och NOAA polära satelliter. Mikrovågsdata ger information om fukt på ytan, medan termisk infraröd data ger fuktuppskattningar från rotzonen.

"Vi använde en modell som jämför morgontemperaturer med eftermiddagstemperaturer, " sa Mishra. "Om det är torrt, temperaturökningen är kraftig. Om jorden är fuktig, temperaturökningen är mindre. Modellen använder den informationen för att härleda en uppskattning av markfuktigheten."

Den datan kopplades in i en grödamodell.

Även om satellitdatas upplösning inte är särskilt bra, "den relativt bullriga informationen från satelliter är bättre än ingen information alls, vilket är vad du har över en majoritet av planeten, " sa Mishra. "Nu, om det blir torka, du kan förbereda dig på det. Allt beslutsfattande kan förbättras om informationen blir mer tillförlitlig."