Geologen och geokemisten Isaac Larsen vid University of Massachusetts Amherst är van vid att trampa runt i smutsen för att bedriva sin markforskning, men satellitbilder av bondgården i Iowa där han växte upp har lagt till en ny dimension till arbetet, och han har nu ett anslag från NASA för att studera jordar på ett helt nytt sätt, från rymden.

En expert på jordproduktion, erosion, mänsklig påverkan och utvecklingen av jordbrukslandskapet, Larsen har tilldelats en treårig, $265, 000 New Investigator Program-anslag från NASAs Earth Science Division, som stöder innovativ forskning av jordforskare tidigt i deras karriärer.

Erosion minskar jordens bördighet, Larsen påpekar, vilket leder till minskad jordbruksproduktion. Kostnaden i USA uppgår till tiotals miljarder dollar per år och medan många inser behovet av att bevara jord, osäkerheten kvarstår om hur stort problemet är.

Han säger att det är en skrämmande utmaning att utveckla uppskattningar av jordförluster i stora rumsliga skalor. "Det har varit mycket arbete med jorderosion på mycket mindre tomter, men att ta den informationen över landskapet är svårt, ", konstaterar han. "Att använda fjärranalys som ett sätt att se på den breda skalan är lovande. Vi kommer att veta mycket detaljerat var jord har gått förlorad."

Många kullar runt Larsens barndomshem i Clear Lake, Iowa, har tappat all matjord och är nedslitna till glacialmorän. Som han förklarar, "Jag kunde se erosionen från marken, men det var inte förrän efter att jag hade utbildats till geomorfolog på forskarskolan som jag kunde tolka mönstren av jordfärg som förlust av matjord. Jag undrade då om effekterna av erosion kunde ses från rymden. Dom kan, och att titta på bilderna från rymden visar hur omfattande förlusten av matjord är. När du väl börjar leta, du ser det hela i mellanvästern."

"Jag tror att vi kommer att kunna göra robusta uppskattningar av graden av matjordsförlust i hela mellanvästern i USA, " säger han. "Detta är några av de mest bördiga jordarna i världen, men vi har inte ett bra mått på omfattningen av matjordsförlusten för närvarande."

Det mesta av detta arbete kommer att använda befintliga bilder, säger Larsen. Han och en doktorand kommer med kreativa sätt att använda rymdbaserade data för att studera jordens jordar inte bara med hjälp av offentliga NASA-data, men också högupplösta kommersiella bilder som NASA och National Geospatial-Intelligence Agency kan göra tillgängliga för forskning efter överenskommelse med privata företag.

Ett mål är att uppskatta hur mycket matjord som har gått förlorad i den före detta tallgräsprärien sedan den europeiska bosättningen på 1800-talet, från västra Illinois till östra Nebraska och från Missouri och Kansas norrut till Iowa, Minnesota och östra Dakotas. Forskarna kommer att skapa en karta och regional analys som bönder, förlängningsagenter och andra kan använda för att identifiera vilka områden som kan ha nytta av att ändra jordbruksmetoder.

Larsen föreslår att man använder högupplösta bilder för att kartlägga närvaron och frånvaron av matjord i områden där bilder finns tillgängliga från rätt tid på året - antingen efter höstens skörd och innan det snöar, eller efter att snön smälter och före vårplantering. "På grund av de smala fönstren, vi har inte högupplösta bilder överallt, men vi har kunnat koppla omfattningen av jordförlust med högupplöst topografisk information från Lidar, "en annan fjärravkänningsteknik, han lägger till.

Matjordsförlusten är reversibel, som trädgårdsmästare vet från att lägga till kompost och andra jordförbättringar på sina tomter. Att vända matjordsförlusten på jordbruks-till länsskala kräver olika tillvägagångssätt, Larsen säger:men det är väl värt ansträngningen.

"Om vi ​​skulle återställa det organiska, kolrik del av matjorden som är nyckeln till markens bördighet och produktivitet, det skulle innebära en stor ekonomisk fördel för jordbrukarna. Något kan definitivt göras åt det. Med mycket aggressiv hantering kan du bygga upp jorden igen, och studier tyder på att du kan få matjord tillbaka på mindre än ett decennium med hjälp av sådana metoder som att anta jordbearbetning, växtföljder, och plantera täckgrödor, " han lägger till.