הנדסת מים

מגזין המים הישראלי הנדסת מים 41 מאפשרים להעריך SENTINEL -2 החיישנים של לוויני לראשונה את מקדם ההשקיה בגידולי שדה, שהוא פרמטר חשוב מאוד לניהול השקיה. כל זאת בתדירות היכולה לתמוך בקבלת החלטות השקייה , קבע סטנדרטים לפיתוח FAO המזון והחקלאות של האומות המאוחדות, ושימוש במקדמי השקיה בגידולים שונים באזורים שונים של העולם. אולם, מקדמי ההשקיה משתנים בין מקומות ובין עונות. נעשות התאמות מקומיות לטבלאות המקדמים של ארגון המזון והחקלאות באזורים שונים, אבל אפילו התאמותאלו לאמספיקותבמקריםשל התפתחות גידולים לאטיפוסית ודפוסי צריכת מים לא טיפוסיים, משום שבמקרים אלו שימוש במקדמי ההשקיה הסטנדרטיים מובילים להערכות לא מדוייקות של צריכת המים ולהשקיה שאינה אופטימאלית. סטייה מתנאי הגידול הסטנדרטיים, כתוצאה מדישון ספציפי, שונות במרווחי השתילה, וגורמי עקה כמו מזיקים, מובילים גם הם להערכות לא מדויקות של צריכת מים בעת שימוש בטבלאות מקדמי השקיה סטנדרטיות. בנוסף, השונות המרחביתשל צריכת המים שנובעת מהטרוגניות מרחבית בתכונות הקרקע, כמו למשל יכולת אחיזת המים, וזמינות חומרי הזנה, אינה מתבטאת בטבלאות מקדמי השקיה סטנדרטיות. על כן, בהעדר מידע מהימן וזמין בזמן אמת על צריכת המים של גידולי שדה, קיים צורך בשיטה טובה להערכת מקדמי השקיה בכמעט-זמן-אמת. שימוש בלווינים להערכת מקדמי השקייה ומגבלותיו הגישה המוצעת במחקרנו עושהשימושבסדרת זמן של הדמאות לוויין לשערוך מקדם ההשקיה. טכנולוגיה זו מתאימה לניטור השינויים בשדה לאורך זמן מאחר שהדמאות לוויין מספקות כיסוי סינופטי בזמני חזרה קבועים. כמו כן, אינדיקטורים ספקטרלייםשמחולצים מהדמאות הלוויין נמצאים במתאם גבוה עם תכונות הגידול, לדוגמא: ביומסה, שטח עלווה, גובה, ובגידולים מסוימים גם יבול. האינדיקטורים הספקטרליים הללו יכולים לשמש לשערוך מקדם ההשקיה בזמן אמת מאחר והם משתנים עם הזמן באופן דומה להשתנות תכונות הגידול. הסיבה לכך נעוצה בשני תהליכים הקשורים בפוטוסינתזה שמתגברים בו זמנית עם התפתחות הצמחיה – עליה בדיות מחד, והעליה בבליעת אור השמש מאידך. על מנת לכייל את מודל מקדם הגידול כנגד תצפיות הלוויין, אנו מבצעים מדידות אוופוטרנספירציה מעשית בשדה באותם הימים בהם חולף הלוויין. המגבלה בבסיס השימוש בהדמאות לוויין ליישומים כמו ניהול השקיה היא הצורך לפשרה בין רזולוציהמרחבית (גודל הפיקסל) לבין זמן החזרהשל הלוויין. האמריקאי (חליפה אחד או MODIS חיישנים בעלי זמן חזרה קצר מאוד כמו שתיים כל יום) מאופיינים בדרך כלל ברזולוציה מרחבית גסה (פיקסלים גדולים מטרים) וככל שהרזולוציה המרחבית של החיישן גבוהה יותר, זמני 250- מ Landsat החזרההולכים ומתארכים. כך לדוגמא, לווייניםאמריקאיםמסדרתה- מטרים לפיקסל ובזמן חזרה 30 מאופיינים ברזולוציה מרחבית בינונית של יום. בתנאי עננות, נפגעת היכולת לראות את הקרקע מן החלל ועל 16 של כן זמן החזרה האפקטיבי הוא אף קטן יותר ומגביל את השימוש בהדמאות לוויין לצרכי ניהול השקייה. מסיבה זו, באופן אידאלי, החלטות בניהול השקיה בגידולי שדה יתבססו על סדרת זמן צפופה של הדמאות לוויין, שהרזולוציה המרחבית שלהן מספיק טובה להבחנה בין חלקות עיבוד קטנות. לוויינים מסחריים בעלי רזולוציה גבוהה מאוד בדרך כלל לא משמשים לניטור חקלאי בגלל עלותההדמאותהגבוההשבמקרים רביםאינהמתאימה לעלותשנחסכת ביישום תשומות. על כן, למרות שכבר קיימים מודלים שונים להערכת צריכת המים של גידולי שדה באמצעות חישה מרחוק, המחסור בהדמאות זמינות ללא עלות, ברזולוציה ספקטרלית וזמן חזרה מתאימים, מונע פיתוח ויישום רחב היקף של מערכות תומכות החלטות השקיה המבוססות על הערכת מקדמי השקיה באמצעות חישה מרחוק בכמעט-זמן-אמת. שימוש בדור החדש של לווינים המספקים Sentinel -2 לאחרונה שוגרו בהצלחה שני לווינים אירופאים בשם הזדמנות ייחודית להערכת מקדמי השקיה בגידולי שדה באופן שוטף. ללווייני ימים וערוצים ספקטרליים יעודיים לניטור 5 זמן חזרה משולב של Sentinel -2 כאדום, ירוק 8,4,3 (ערוצים Sentinel-2A : משמאל – הדמאת צבעים שקריים של 1 איור . הריבוע השחור מייצג את טביעת הרגל של ההגדלה של 2016 ביולי 25- וכחול) שצולמה ב אזור המחקר (מימין). מימין: שדה הכותנהמוקף בקו הירוק. תחנתמדידתהאוופוטרנספירציה היא הנקודה הכחולה במרכז השדה. ) שהתקבל מהמדידות בשדה (קו כתום) ושל Kc : המהלך העיתי של מקדם ההשקיה ( 2 איור (נקודות כחולות). ניתן לראות שמקדם NDVI (Normalized Difference Vegetation Index ( , שהוא אינדקס ספקטרלי שמדגיש אות מצמחיה ירוקה NDVI ההשקיה ואינדקס הצמחייה מתנהגים באופן דומה.