JPIWATER-Water challenges for a changing world

Prosjektet IRIDA - Innovative Remote and ground sensors, data and tools Into a Decision support system for Agricultural Water Management startet i 2016 og er et EU/JPI WaterWorks 2014 Cofunded prosjekt med deltakere fra Spania, Italia, Romania og Norge. Gjennom prosjektet skulle det utvikles og ta i bruk nye metoder for måling av jordas vanninnhold og vekstfordamping og gjøre denne informasjon tilgjengelig gjennom et Decision Support System (DSS). Formålenene for land i Sør Europa har vært å utvikle metoder for optimalt bruk av knappe vannressurser. I Norge med et nedbøroverskudd har formålet vært å utvikle metoder for bedre flomvarsling og simulering av avrenning og næringsstofftap samt å skaffe riktige opplysninger om jordas vanninnhold, viktig i planleggingen av aktiviteter relatert jordarbeiding og innhøsting, både under nåværende og forhold med økt nedbør som en følge av klimaendringer. I 2017 og 2018 ble det gjennomført veldig mange manuelle målinger av jordas vanninnhold og vekstutvikling i Gryteland, som er et småfelt innenfor Skuterud nedbørsfeltet. I tillegg ble det innhentet mye data ved bruk av drone og satellitt. Når det gjelder bruk av data fra satellitt eller drone har utfordringen vært den store romlige variasjon i målt vanninnhold og vekstforhold. I tillegg påvirker værforholdene i Norge tilgjengelighet av satellitt data. Konklusjonen til slutt ble å anvende og bruke SAR data (Synthetic Aperture Data, Sentinel 1) i estimering av jordas vanninnhold siden denne metoden ikke bli påvirket av skydannelse. Dette bidro også i en forbedret simulering av jordas vanninnhold ved hjelp av modeller og mulighet å anvende i et DSS. Når det gjelder modellering har det blitt bruk mye arbeid og tid i testing av forskjellige modeller i simuleringen av avrenning og næringsstofftap fra Skuterud feltet. Modellene ble i så fall kalibrert og validert mot målt avrenning ved utløpet av nedbørsfeltet. Men det er ikke mulig å skaffe pålitelige data om jordas vanninnhold, fordi innenfor et nedbørsfelt er det en variasjon i jordtype og vekstforhold, med både jordbruksvekster og skog. Også modeller, mer egnet for simulering av avrenning på feltnivå har blitt brukt (DRAINMOD, SWAP, COUP, PERSiST, HBV) men også her blir det ikke oppnådd tilfredsstillende resultater. Den største utfordringer er allikevel den riktige simulering av jorda?s vanninnhold. En hovedårsak er den tilstedeværende store variasjon i jordfysiske data, både i rom og over tid. Derfor ble det anvend en ny modell, HYDRUS1, som ble bedre i stand til simuleringen av jordas vanninnhold fordi i dette tilfelle ble en invers modellering anvend, en metode hvor ikke modell resultater ble validert mot målt avrenning men jordas vanninnhold. De viktigste resultater oppnådd gjennom prosjektet er; - økt kunnskap om bruk av droner og satellitt til registrering av vekstutvikling og jordas vanninnhold - økt kunnskap om jordas vanninnhold gjennom bruk av satellitt data i kombinasjon med modeller kan gi bedre flomvarsling, og riktig valg av tidspunkt for jordarbeiding - økt kunnskap om modeller til simulering av jordas vannbalanse, avrenning og tap av næringsstoffer fra landbruksdominerte nedbørsfelter modeller kan anvendes i tiltaksplanleggingen både under nåværende og framtidige forhold med økt nedbør - innsamling av informasjon om jordas vanninnhold kombinert med modeller kan anvendes i dss (decision support system) for norske forhold. - økt kunnskap om bruk av droner og satellitt anvendes i diverse nye prosjekter, både nasjonalt og internasjonalt - økt kunnskap om bruk av droner blir brukt i undervisning Resultatene fra IRIDA prosjektet har blitt presentert på IRIDA møter, diverse seminarer og konferanser. Som avslutning av prosjektet ble det organisert et seminar på NIBIO, rettet mot potensielle brukere i Norge, hvor resultater fra de forskjellige prosjektdeltakere ble presentert. Det ble informert om prosjektet gjennom internett av Miljødirektoratet, Norsk Landbruk, Greppa Näringen, AlphaGalileo og NIBIO og gjennom deltakelse i kick-off møte av Waterdrive prosjektet,et prosjekt som foregår i Østersjø området. I tillegg ble Facebook benyttet.

Gjennom IRIDA prosjektet er det oppnådd; Økt kunnskap om bruk av droner og satellitt til registrering av vekstutvikling og jordas vanninnhold Økt kunnskap for å gi informasjon om riktig tidspunkt for jordarbeiding for unngå jordpakking Økt kunnskap i bruk modeller til simulering av jordas vannbalanse, avrenning og tap av næringsstoffer fra landbruksdominerte nedbørsfelter Økt kunnskap om jordas vanninnhold gjennom bruk av data fra satellitt i kombinasjon med modeller bidrar til bedre flomvarsling Innsamling av informasjon om jordas vanninnhold kombinert med modeller kan anvendes i DSS (Decision Support System) for Norske forhold. Bedre kunnskap i anvendelse av modeller bidrar i bedre simulering av effekter av klimaendringer på avrenning og tap av næringsstoffer og dermed valg av riktig Økt kunnskap om bruk av droner og satellitt anvendes i diverse nye prosjekter, både nasjonalt og internasjonalt Økt kunnskap om bruk av droner blir brukt i undervisning

Efficient agriculture water use is of crucial importance for water resources management. Consequently, accurately determining evapotranspiration (ET) is the first step for improving irrigation efficiency and productivity and for quantifying the ecosystem water balance. Several approaches for determining ET have been proposed in literature, but the relation between high and low spatial resolution methods still remains unresolved. This proposal will create a mixed model where isolated actual ET and soil moisture measurements can be correlated with actual ET results obtained by means of low-resolution methods. The combination of on-the-ground high-resolution ET methods with the analysis of thermal and hyperspectral imagery provided by unmanned aerial vehicle (UAV/RPAS/UAS) (at plot scale), manned vehicles and satellites (at catchment scale) should ease the mixing performance and solve the upscaling. The proposal will integrate the methodologies and routines into a decision support system (DSS) that will serve to manage large amount of inputs (Big Data Analysis) and provide simple irrigation recommendation to the end-users. At plot level IRIDA will set, through the analysis of high-resolution thermal and hyperspectral imagery provided by UAVs, the range of variability to detect water stressed zones. This information will be used to decide the exact location for installing on-ground sensors to increase the spatial representativeness of the ET. At a catchment scale under conditions of varying land use as in northern Europe, the evaluation of satellite remote sensing will allow increasing the accuracy of the ecosystem water balance determination, improving flood predictions and the water footprint assessment. The obtained results will be disseminated at a scientific level and a market exploitation study will be carried out by the public/private partnership from 4 different countries representing the great diversity of agro-systems and their water management in Europe