הלוויין שיודע כמה מים יש בתוך עלה בודד - מגזין TheMarker - TheMarker
 

אתם מחוברים לאתר דרך IP ארגוני, להתחברות דרך המינוי האישי

טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

תיק מניות

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

לרשימת הקריאה המלאה לחצו כאן
מדע וחדשנות

הלוויין שיודע כמה מים יש בתוך עלה בודד

הלוויין הישראלי–צרפתי ונוס חולף אחת ליומיים מעל שטחים נבחרים על פני כדור הארץ/ מה מבט העל הזה מלמד אותנו על ניהול שטחים חקלאיים ושימור משאבי טבע?

תגובות

באוגוסט שעבר שוגר לחלל הלוויין VENµS (ונוס), שפותח על ידי התעשייה האווירית עבור סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע והטכנולוגיה והמרכז הצרפתי הלאומי לחקר החלל (CNES). ונוס הוא לוויין מחקר סביבתי זעיר, הקטן מסוגו, והוא נושא מצלמה שמסוגלת לצלם שטחים על פני כדור הארץ בהפרדה גבוהה וב־12 אורכי גל, וכך לחשוף פרטים רבים שאינם נראים לעין. ייחודו בכך שמסלולו מאפשר לו לחלוף אחת ליומיים מעל אותה נקודה, ולצלם את אותם שטחים בדיוק מאותה זווית צפייה, דבר שיאפשר לזהות גם את השינויים הזעירים ביותר שמתרחשים על פני הקרקע. ונוס נועד לשהות במסלול היקפי סביב כדור הארץ במשך ארבע וחצי שנים, במהלכן הוא ישדר נתונים על עשרות שטחים לחוקרים ברחבי העולם, וכמובן בישראל.

במינהל המחקר החקלאי (מכון וולקני) שבבית דגן, פועלות כיום כמה קבוצות מחקר שעושות שימוש בפלטפורמה של ונוס כדי לפתח יישומים חקלאיים חדשניים. מטרת העל והכותרת של כל הסיפור היא "חקלאות מדייקת", והרעיון הוא שבעולם בעל משאבים מוגבלים, כאשר האוכלוסייה וצורכיה רק הולכים וגדלים והאתגרים הסביבתיים מחריפים, יש חשיבות עליונה לשימוש מושכל וחכם במים ובשטח. ברקע עומדת גם הכרה עגומה בכך שהנזק שכבר עוללו שינויי האקלים והפעילות האנושית הוא כה חמור, עד שאין מנוס מניהול ועריכת מניפולציות במערכות טבעיות, כמו יערות ושטחי בר, פשוט כדי לגונן עליהן.

CNES

בחודש שעבר שוחחו עם מגזין TheMarker נציגים של ארבע קבוצות מחקר שפועלות במסגרת הפרויקט: ד"ר עופר רוזנשטיין, שעוסק בבניית מודלים להשקיה מדויקת של שטחים חקלאיים; ד"ר יגיל אסם, שהמחקר שלו מתמקד בניטור יערות; ד"ר אלי ארגמן שמפיק מנתוני הלוויין מידע על הצמחייה בשטחי מרעה ובאופטימיזציה של ניצול שטחים אלה, וד"ר טרין פז־כגן מהמחלקה להנדסה חקלאית במנהל, אשר עוסקת בפיתוח שיטות לעיבוד נתוני הלוויין ולניטור סביבתי של מערכות יער ומרעה. המחקרים ממומנים על ידי משרד המדע והטכנולוגיה. "כל אחד מאתנו עושה בפלטפורמה של ונוס שימוש ביצירת יישום של חקלאות מדייקת", אומרת פז־כגן. "מדי יומיים מתקבלות הדמאות (צילומים) של השטחים שבהם אנחנו עושים את המדידות, ברזולוציה של 5־10 מטרים, כך שיש לנו אינפורמציה משמעותית עליהם. אנחנו משלבים בין המידע הזה למידע שנאסף על הקרקע, בתחנות LTER (Long Term Ecological Research), שהן תחנות קרקעיות שבהן מתבצע מחקר כבר שנים רבות".

באיזה שלב נמצאים היישומים שבהם אתם עוסקים? מתי יחל יישום בקנה מידה רחב שלהם?

"אנחנו נמצאים עדיין בשלב של פיתוח המודלים והניסוי, ושל כיול אל מול הנתונים הקרקעיים. השאיפה היא שלאחר כשנתיים וחצי־שלוש שנים של מחקר נוכל לצאת עם אפליקציות חזקות שייתנו מענה לאנשי השטח, לחקלאים, לרועי צאן ובקר ולמנהלי יערות, ויעניקו להם יכולת מדויקת לנהל את המערכות האלה בצורה נכונה".

ללא קרדיט

האם אתם אופטימיים לגבי היכולת שלנו להתגבר באמצעות הטכנולוגיה על הנזקים שהשינויים שכבר מתרחשים באקלים גורמים?

"אני לא בטוחה שנוכל להחזיר את הגלגל לאחור. שינויים באקלים ובשימושי הקרקע או זיהומים הם כבר חלק מהיום יום שלנו, אבל אני בטוחה שכאשר נבין טוב יותר כיצד מתפקדות מערכות כמו יערות ושטחי מרעה, ויכולות הניטור והניהול שלנו אותם ישתפרו, הנזקים יוכלו להצטמצם באופן משמעותי".

ד"ר יגיל אסם: "שינויי האקלים יגבו את המחיר שלהם בכל מקרה. אסור לחשוב שהמדע תמיד יפתור את הבעיות או יתמודד עם המצב החדש. החקלאות היא דוגמה טובה לכך, כי יש בה הרבה יותר שליטה במשאבים. אז יידעו לפתח את הממשקים הנכונים כדי להמשיך את הייצור החקלאי, אבל יהיה לזה מחיר, למשל בהובלה של מים למקומות אחרים, בהתפלה ובעלויות אנרגיה. נוכל לשפר את ההתמודדות, אבל בוודאי שהפוקוס חייב להיות מיתון התהליכים שמובילים לפגיעה בסביבה ובאקלים".

ד"ר אלי ארגמן: "אם לא היינו מאמינים שניתן לעשות משהו לא היינו יושבים פה. אולי יהיה קשה לכפר על חטאי העבר, אבל היתרון הגדול שלנו שאנחנו יכולים לספק כלים שלפחות ימתנו, ואולי גם ימנעו, תהליכים שחשבו בעבר שהם בלתי הפיכים".

 

שרית שוורץ / המכו
ד"ר יגיל אסם
ללא קרדיט

לשמור על הריאה הירוקה: ניטור יערות


ד"ר יגיל אסם, חוקר יער במחלקה למשאבי טבע; 
ד"ר טרין פז–כגן, חוקרת בתחום החישה מרחוק במכון 
להנדסה חקלאית; פרופ' דן יקיר, מכון ויצמן

ד"ר יגיל אסם: "העולם מתייבש, וגם האזור שבו אנחנו חיים מושפע מזה. זה משפיע על הצמחייה שהיא גם מקור מזון עבורנו ועבור בעלי החיים, וגם מרכיב חשוב במערכת האקולוגית הגלובלית. הצומח מגיב להתייבשות הזאת, ובישראל יש הזדמנות טובה לבחון זאת מכיוון שכאן על שטח קטן יש טווח מאוד גדול של תנאי אקלים. יש פה שילוב של הזדמנויות שמאפשר לייצר מחקר חדשני בתחומים האלה של תפקוד של צמחייה מוגבלת מים בהיבטים של ייצור מזון לבני אדם, ייצור מזון לבעלי חיים, וגם בהיבטים אקולוגיים גלובליים כמו יערות". 
כיצד המידע שמתקבל מוונוס מסייע בניהול יערות?
"במעבדה אנחנו מסתכלים על היער כעל ארגון – מעין מפעל שהפועלים בו הם העלים. אנחנו רוצים להבין איך העלים האלה מאורגנים אל מול תנאי המים, שבשטחי יערות בניגוד לשטחים חקלאיים הם נתון שנקבע על ידי כמות המשקעים, ולא נמצא בשליטתנו. ככל שיש יותר מים, השטח יכול לתמוך בכמות גדולה יותר של עלים ולספק לנו יותר תועלות כמו הקלה אקלימית, קיבוע פחמן וגם נופש ונוף. 
"בזכות היכולות יוצאות הדופן של ונוס אנחנו יכולים לראות מדי יום מהו שטח העלים הכולל של היער, ולעקוב אחרי השינויים שחלים בו. אנחנו מקבלים מהלוויין נתונים נוספים שנוגעים למצב העלים – כמה מים יש בהם, באיזו מידה הם מאבדים מים לאטמוספירה ובאיזו מידה הם קולטים פחמן. כל זה נעשה בסיוע של עבודה קרקעית נרחבת ותוך שימוש בכלי נוסף, לידאר – טכנולוגיית סריקה מבוססת לייזר – שמאפשרת לנו לקבל את התכסית של היער בתלת־ממד. כל הכלים האלה יחד מספקים לנו תמונה מהימנה של מצב היער.
 "אנחנו סורקים כיום באמצעות ונוס שתי תחנות מחקר: אחת ביער יתיר, ממש על גבול המדבר, והשנייה ביער קדושים שבלב הרי ירושלים, שמייצגת את הסביבה הים־תיכונית האופיינית בישראל. על פי הנתונים שאנחנו מקבלים, נוכל לבנות מודל של ניהול יער שמתבסס על זמינות מים, ולהתאים את המבנה שלו, הצפיפות והרכב המינים בו לזמינות המים. כך ניתן יהיה לוודא שהיער מתפקד בתוך טווח ביטחון, ולא מגיע לנקודת קצה שבה הוא צורך את כל המים שנכנסים למערכת – מצב שבו כמה שנות בצורת כמו שחווינו לאחרונה יכולות להביא לקריסת המערכת ולתמותה של עצים ביער".
פז־כגן: "אנחנו ממש יכולים לזהות עקת (סטרס) מים בעץ בודד בתוך היער ולעקוב אחריו במשך כל השנה. זה דבר בעל חשיבות מרחיקת לכת, מכיוון שיש אינספור יערות שחווים תמותה רחבת היקף של עצים. לאחרונה חזרתי מקליפורניה אחרי מחקר ארוך שבו ראינו בין השאר ב־2016 תמותה של יותר מ־50 מיליון עצים ברכס הסיירה נוואדה. זה נושא קריטי ברמה עולמית".
אסם: "בנוסף לכך, ונוס הוא כלי אפקטיבי מאוד גם עבור ניטור סכנת שריפות יער. זה נושא שמעסיק אותנו בארץ, ובכלל באגן הים התיכון, ורלוונטי לגם אזורים יבשים אחרים כמו קליפורניה ומקומות נוספים. סכנת שריפה במקום נתון היא פונקציה של מבנה הצומח – כמה צומח עשבוני יש, כמה צומח מעוצה יש, המבנה המרחבי של תא השטח, הגובה ומצב היובש. את כל הנתונים האלה ונוס יכול לספק כיום, וממש לסמן אזורים אדומים שסובלים משילוב של יובש ועומס דלק ובכך להתריע על ימים ספציפיים שבהם יש סכנת שריפה ברמה גבוהה".

 

ללא קרדיט

אפקט העדר: ניהול שטחי מרעה


ד"ר אלי ארגמן, חוקר בתחנה לחקר הסחף, האגף לשימור קרקע וניקוז, משרד החקלאות ופיתוח הכפר; ד"ר טרין פז–כגן, המכון להנדסה חקלאית; ד"ר אלי צעדי ממכון גילת; פרופ' מרסלו שטיינברג, הפקולטה למדעי החיים, אוניברסיטת תל אביב

ד"ר אלי ארגמן: "בשנים האחרונות פעמים רבות אנחנו מסיימים שנות גשם במצב גירעוני. השנה למשל, זו השנה הששית ברציפות שבה בצפון הארץ אנחנו במצב של מחסור במים. בדרום זהו מצב קבוע ומובנה, אבל אנחנו רואים את זה כיום בכל הארץ. בהיבט של שטחי מרעה לבעלי חיים, חשוב לנו לדעת מהו מהלך גידול הצומח באזור מסוים ואיך הוא מושפע מכמויות הגשם שאנחנו מקבלים. כאשר אנחנו יודעים לאפיין את תפרושת הגשם על פני הזמן והמרחב, אפשר לשלוט בכיסוי הצומח של השטח באמצעות ניהול זמני הרעייה והשטחים שאליהם מכניסים עדרים.
"אנחנו מבצעים מספר גדול של פעולות קרקעיות. את עיבודי התמונה שמופקים מתוך נתוני הלוויין אנחנו משלבים עם מידע שנאסף על ידי רחפנים בשטח, וכך מייצרים מודל תלת־ממדי של פני השטח, כולל הכיסוי הצומח. באמצעות הרחפנים אנחנו יכולים לקבל מידע ברזולוציה גבוהה ביותר של עד סנטימטר לפיקסל, ומתוך כך להעריך את הגובה של הצומח בכל תא שטח. כך ניתן לפתח מודל שנותן לנו את היכולת לנהל שטחים גדולים". 
כך אתה יודע בדיוק כמה מזון לעדרים יש בכל תא שטח?
"אני יכול לדעת בדיוק מה יש לי בכל סנטימטר מרובע, ממש עד לרמה של גובה הגבעול. המידע הזה והמידע שמספק ונוס יאפשרו לבעלי העדרים לנהל את המרעה בצורה מושכלת וחכמה, לשלוט על קצב האכילה של בעלי החיים ועל הזמן שבו הם שוהים ביחידת שטח, ולנייד את העדרים בין שטחי מרעה שונים בהתאם לכמות המזון שקיימת בכל שטח – וכך למנוע הרס של שטחי מרעה עקב רעיית יתר. אם למשל אני מגיע למסקנה שהגענו לאיזושהי נקודת סף של צומח, מוציאים את העדר ומעבירים אותו למקום אחר. יש פה יכולות בקרה וניהול מאוד חזקות תוך שימוש בכלי מידע מרחביים לווייניים".
מדוע חשוב לנהל את שטחי המרעה?
"המטרה העליונה היא לשמר את הקרקע. כשאנחנו שומרים על הכיסוי שלה, בין אם זה על ידי צמחייה עשבונית או מעוצה, אנחנו מונעים תהליכים של הידלדלות ושל סחיפה. זהו אחד הפרמטרים המרכזיים בניהול של מאזן מים כיום, כי אם לא נשמור את המים בקרקע כך שיהיו זמינים להשקייה של הצומח, הם יזרמו החוצה. במקרה הטוב הם יעברו דרך אזור בית השורשים ואז הצמח ירוויח מזה משהו, אבל הם יכולים גם לזרום על פני השטח ולגרום לסחיפת קרקע, שבשנים הבאות תביא להידלדלות של החומר האורגני בקרקע. לא יהיה מה שיצמח כי לא יהיו בקרקע זרעים. זו הסיבה שניהול משאב הקרקע חשוב כל כך. צומח יגדל בכל מקרה ובכל מקום – חיטה תצמח גם על בטון – אבל בלי קרקע לא נוכל לייצר את כל מה שאנחנו צורכים, גם בשר".
פז־כגן: "חשיבות נוספת היא הגדלת התפוקה של העדרים. היכולות של ונוס מאפשרות גם להסתכל על טיב הצומח ולא רק על כמותו, כולל מדדים כמו כמות החלבון והערך התזונתי שקיים בצמח שהעדרים אוכלים. אנחנו יכולים לנייד את העדרים בהתאם לטיב המזון שהם צורכים".

 

אף טיפה מיותרת: השקיה מדייקת


ד"ר עופר רוזנשטיין וד"ר יוסי טנאי, המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה במינהל המחקר החקלאי


ד"ר עופר רוזנשטיין: "חקלאות מדייקת היא תחום שצומח בשנים האחרונות ונועד להפוך את הפרקטיקות החקלאיות שכבר נמצאות בשימוש ליותר בנות קיימא, כלומר לדעת לשים את התשומות – דשן, הדברה או השקיה – בדיוק היכן ומתי שצריך. ד"ר יוסי טנאי ואני עוסקים בתת־תחום של הנושא הזה, שנקרא השקיה מדייקת. מטרתנו העיקרית היא לאפשר לחקלאי לדעת מהי כמות המים שדרושה לשדה שלו בפרק זמן מסוים. אבל אנחנו יותר מדייקים מזה, ומחלקים את השדה ליחידות שטח קטנות. כלומר השדה הוא כבר לא יחידה אחת שמושקית בצורה אחידה, אלא ניתן יהיה לדעת כמה מים דרושים לגידולים בכל 'פיקסל' מהשטח, ממש עד לתאי שטח קטנים של עשרה מ"ר, וכך למשל לתכנן קו נע שישקה בכמות המדויקת, היכן שצריך, בלי לפגוע ביבול. התוצאה היא חיסכון במים ובכסף, וייעול של כל תהליך הייצור החקלאי".
מהו המידע שאתה מפיק מהלוויין ושמאפשר זאת? 
"הלוויין ונוס מצלם ב־12 ערוצים ספקטרליים, או 'צבעים'. את רוב הצבעים האלה אנחנו לא רואים בעין. אנחנו לוקחים את המידע הזה ומפיקים מתוכו מפות מפורטות לפי צרכים שונים כמו מפת צורכי השקיה. את המידע הזה אנחנו מכיילים מול מדידות שנעשות בשדה: מודדים את צריכת המים של הגידולים בפועל, ומשקללים אותה מול נתונים ידועים, כמו כמות המים שמתאדה מהאדמה לעומת הכמות שמתאדה דרך הצמח עצמו. כך אפשר לדעת כמה מים הצמח איבד וכמה מים עלינו להשלים לקרקע. 
"על פי המשתנה הזה ומשתנים נוספים אנחנו מפתחים מודלים ספציפיים לגידולים שונים. עשינו את זה לחיטה ולכותנה, ועכשיו אנחנו עובדים על מודל כזה עבור גידולי עגבניות לתעשייה. בהמשך נרצה לבצע גם ניסויי השקיה ולהשוות בין השקיה משקית, שהיא איך שהחקלאים משקים על פי הפרוטוקול שלהם, לבין השקיה על פי המודל שלנו, ולבדוק בסוף העונה מה ההבדל בכמויות המים וגם ביבול. החזון הוא שתהיה אפליקציה שהחקלאי יסמן בה איפה השדה שלו, מה הוא זרע ומתי, איזו מערכת השקיה יש לו, ולפי סוג הקרקע והמודלים שלנו, וכמובן תוך התחשבות בתחזיות מזג האוויר והמשקעים הצפויים, ניתן יהיה לומר לו כמה מים הוא צריך לתת בכל תא או פיקסל בשטח". 



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר TheMarker

סדר את התגובות

כתבות ראשיות באתר

כתבות שאולי פיספסתם

*#