La technologie radar dans l'espace peut être utilisée pour mesurer à quel point les plantes et les cultures ont « soif ». Cela pourrait jouer un rôle clé dans l'amélioration de notre compréhension des interactions entre les écosystèmes et les cycles de l'eau et du carbone. En théorie, nous avons la technologie pour surveiller les cultures à l'échelle mondiale et identifier où des mesures correctives sont nécessaires. Le vendredi 1er décembre, Tim van Emmerik recevra son doctorat à la TU Delft pour ses travaux sur le sujet.

Van Emmerik a mené des recherches sur les précipitations, l'évaporation et les moyens de mesurer la soif des plantes. Son objectif principal était les forêts tropicales humides. En effet, ils ont un rôle essentiel à jouer dans l'eau de la Terre, cycles de l'oxygène et du carbone. « Si la forêt amazonienne devient de plus en plus sèche, ou est réduit en taille en raison de la déforestation, cela aura un impact sur les cycles de l'eau et du carbone. Cela pourrait contribuer au changement climatique sur Terre, " explique van Emmerik.

Un problème pratique rencontré dans la recherche était que les instruments de mesure sont coûteux ou peuvent endommager les arbres. Ils ne peuvent pas non plus supporter les conditions extrêmes d'une forêt tropicale. "Dès que vous commencez à accrocher des boîtes d'équipement dans une forêt ancienne, serpents, les araignées et autres créatures commencent à y vivre. Une alternative potentielle consiste à prendre des mesures depuis les airs à l'aide de satellites ou de radars. Mais la seule façon de savoir si vos mesures sont exactes est de vérifier ce qui se passe exactement sur le terrain."

Avec la montée en puissance de l'industrie des smartphones, les capteurs sont devenus beaucoup moins chers et plus robustes. Avec son collègue Rolf Hut, Van Emmerik a donc eu l'idée d'utiliser des accéléromètres comme une alternative abordable pour mesurer les mouvements des arbres sur une plus longue période. En liant la vitesse de déplacement d'un arbre à d'autres données météorologiques et hydrologiques, il était capable de relier les mouvements des arbres à des pressions externes (telles que le vent, l'évaporation et les précipitations) et les distinguer des caractéristiques physiques de l'arbre lui-même (telles que l'élasticité, masse et teneur en eau).

Van Emmerik a étudié tout cela étape par étape dans des plants de tomates, dans les champs de maïs et au Brésil.

Afin d'étudier l'impact du stress hydrique dans les forêts tropicales humides, des accéléromètres ont été installés sur 19 arbres en Amazonie brésilienne pour mesurer leur mouvement. La façon dont les arbres se déplacent dépend de diverses caractéristiques. Van Emmerik montre que le mouvement est affecté par la masse de l'arbre, la quantité d'eau qui reste sur la canopée des feuilles et à quel point l'arbre interagit avec l'atmosphère. Les données ont également révélé une nette différence entre la saison des pluies et la saison sèche.

On suppose que ce changement est le résultat de changements dans la masse des arbres, causée par une teneur en eau fluctuante ou la perte de feuilles en raison d'un déficit hydrique croissant. "J'ai utilisé des données de terrain sur le déficit hydrique des arbres combinées à des observations radar pour montrer que la réflexion radar est extrêmement sensible à l'augmentation du stress hydrique. Lors du passage de la saison des pluies à la saison sèche, une nette diminution de la réflexion régulière a été identifiée, ce qui peut s'expliquer par l'augmentation rapide du déficit hydrique mesuré dans les arbres."

« La sensibilité de la réflexion radar au stress hydrique de la végétation fait l'objet de discussions depuis des années. Malheureusement, il n'y avait pas suffisamment d'observations pour tester la théorie jusqu'à présent. J'ai démontré que le déficit hydrique de la végétation provoque des changements importants dans la teneur en eau et la conductivité des plantes, ce qui à son tour entraîne des différences observables dans la réflexion radar."