EOS-4 dual-polarised and Hybrid polarimetric data utilization for field crops and plantation monitoring

En los monzones húmedos y cargados de nubes de la India, observar el crecimiento de un cultivo desde el espacio ha sido durante mucho tiempo un juego de azar. Los satélites ópticos, que dependen de la luz visible para tomar fotografías, a menudo quedan cegados por la densa niebla, la calima o la lluvia implacable que define la temporada de crecimiento. Cuando el cielo está gris, la vista desde arriba desaparece, dejando a agricultores y científicos en la oscuridad sobre la salud de sus campos. Para resolver esto, los investigadores recurrieron a un tipo de ojo diferente: el radar. A diferencia de una cámara que necesita luz, el radar envía pulsos de microondas invisibles que rebotan en el suelo y regresan al satélite, viendo a través de las nubes y la oscuridad. Esta tecnología es particularmente sensible a la estructura física de las plantas y al agua que contienen, lo que la convierte en una herramienta fiable para rastrear la agricultura incluso cuando el clima es en su peor momento. Durante años, los científicos han utilizado estas señales de radar para mapear el arroz y otros cultivos, pero un nuevo satélite ha ofrecido recientemente una forma más nítida y versátil de mirar la tierra, prometiendo revelar detalles sobre el crecimiento de las plantas que antes estaban ocultos.

Un equipo de investigadores de los institutos de teledetección y ciencias espaciales de la India puso recientemente a prueba esta nueva capacidad con el lanzamiento de EOS-4, un satélite diseñado para portar instrumentos de radar avanzados. Su objetivo era ver si estos nuevos datos podían hacer más que solo identificar qué cultivos estaban creciendo; querían saber si podían rastrear la vida diaria de un campo, desde el momento en que se siembran las semillas hasta la cosecha final, e incluso monitorear los complejos ciclos plurianuales de las plantaciones de té. El estudio se centró en dos paisajes muy diferentes: las llanuras planas y semiáridas de Agra, donde los agricultores cultivan arroz y mijo perla, y los jardines de té neblinosos y montañosos de Palampur. Al combinar escaneos de área amplia que cubren regiones enteras con instantáneas de alta resolución de campos específicos, el equipo mapeó cómo cambiaban las señales de radar a medida que los cultivos crecían, maduraban y eran cosechados.

En los campos de Agra, los investigadores observaron el arroz y el mijo perla a través de la temporada de monzones. El arroz, que a menudo se planta en arrozales inundados, presentó una firma única. Cuando los campos estaban recién inundados y las plantas jóvenes apenas estaban siendo trasplantadas, la señal de radar era muy débil porque la superficie lisa del agua actuaba como un espejo, reflejando la señal lejos del satélite. A medida que el arroz crecía más alto y las hojas comenzaban a llenar el aire, la señal se fortalecía, rebotando con más vigor. El equipo descubrió que, al observar estos cambios a lo largo del tiempo, podían distinguir entre el arroz que se plantó temprano, a tiempo o tarde, creando una imagen clara del calendario de cosecha en todo el distrito. El mijo perla, un grano resistente que prospera en condiciones más secas, mostró un patrón diferente. A medida que las plantas pasaban de ser suelo desnudo a tallos densos y altos, la señal de radar aumentaba de forma constante, alcanzando su punto máximo cuando el cultivo estaba en su plenitud. Los investigadores utilizaron un índice específico, un cálculo basado en cómo el radar rebotaba en las plantas, para rastrear este crecimiento. Descubrieron que este índice aumentaba a medida que el cultivo se volvía exuberante y luego disminuía nuevamente cuando las plantas se secaban y eran cosechadas, dejando atrás solo el rastrojo o los tallos amarrados. Esto les permitió determinar exactamente cuándo los cultivos estaban listos para ser cortados y cuándo los campos estaban vacíos.

Para comprender las plantas con mayor detalle, el equipo también utilizó un modo de alta resolución del satélite que podía ver campos individuales con una claridad increíble. Recopilaron muestras físicas del terreno, midiendo el peso de las plantas y su altura, y compararon estos números con los datos de radar. Descubrieron que las nuevas señales de radar eran altamente sensibles a la cantidad de material vegetal vivo, conocido como biomasa, y al área foliar, incluso cuando los cultivos eran muy densos. Al desglosar la señal de radar en diferentes tipos de rebotes, pudieron distinguir entre la superficie lisa de un campo cosechado, el rebote doble que ocurre cuando una señal golpea el suelo y luego un tallo vertical, y el rebote de volumen que ocurre cuando una señal se dispersa a través de un espeso dosel de hojas. Este nivel de detalle significaba que no solo podían ver que un cultivo estaba allí, sino también estimar cuánto había de él y qué tan saludable era, todo sin poner un pie en el campo.

El estudio también dirigió su atención a los jardines de té de Palampur, un cultivo que se comporta de manera muy diferente a los granos anuales. El té es una planta perenne, lo que significa que crece año tras año, y su valor depende del momento de la recolección de las hojas y brotes más jóvenes. Los investigadores descubrieron que el radar podía detectar los momentos específicos en que los arbustos eran podados y cuando las hojas eran recolectadas. Cuando los arbustos de té eran podados, el radar veía un cambio en la estructura de las plantas, y a medida que crecían las nuevas hojas, la señal cambiaba de nuevo. Observaron que la presencia de árboles de sombra en los jardines creaba una señal constante, pero los arbustos de té mostraban cambios distintos dependiendo de si estaban siendo cosechados o si se encontraban en una fase de latencia invernal. Los datos revelaron que la recolección y la poda oportunas creaban patrones específicos en el retorno del radar, permitiendo el monitoreo de estas etapas económicas incluso durante las fuertes lluvias del monzón, un momento en el que la observación tradicional es casi imposible.

Los hallazgos sugieren que este nuevo sistema satelital es una herramienta poderosa para gestionar la agricultura en regiones donde el clima a menudo oscurece la vista. Demostró ser capaz de distinguir entre diferentes tipos de cultivos, rastrear sus etapas de crecimiento con precisión y estimar su condición física. La capacidad de ver a través de las nubes y la niebla significa que los agricultores y planificadores pueden tomar decisiones basadas en datos en tiempo real en lugar de conjeturas. Si bien el estudio se centró en el arroz, el mijo y el té, los métodos desarrollados aquí apuntan hacia un futuro donde el radar puede monitorear una amplia variedad de cultivos y plantaciones, proporcionando un ojo continuo y fiable sobre el suministro de alimentos, independientemente del clima que haya arriba.