Grondwaterpeil meten met snapshots uit heelal

Satellieten schieten plaatjes van het aardoppervlak, maar het grondwater krijg je daarmee niet in beeld. Fouad AlKhaier (37), PhD aan de faculteit ITC, denkt daar een oplossing voor te hebben. De grondwaterhoogte blijkt namelijk te correleren met de temperatuur van het aardoppervlak. En die aardtemperatuur kun je wel met satellieten meten. Tijdrovende en dure metingen waarbij tientallen sensoren moeten worden aangebracht, zijn dan niet meer nodig.

Fouad AlKhaier heeft hoge verwachtingen van satellietbeelden waarmee hij het grondwaterpeil kan meten. (Foto: Arjan Reef)

De Syrische PhD Fouad AlKhaier haalde in 2003 zijn mastertitel in Water Resources Management aan het ITC. Al tijdens die studie stortte hij zich op de vraag hoe je op een kostenefficiënte manier het grondwaterpeil kunt meten. `Een uitdagend onderzoek. Het laatste dat ik er in de literatuur over heb gelezen, komt uit de jaren tachtig. Sommige onderzoekers stellen dat het met satellieten meten van de hoogte van het grondwater niet mogelijk is; anderen beweren dat het afhankelijk is van het tijdstip op de dag dat je het doet.'

AlKhaier gelooft sterk in de mogelijkheden van remote sensing (aardobservatie) bij het in beeld brengen van grondwaterfluctuaties. In regio's waar het peil veel variatie vertoont, is het nodig dat meerdere malen per dag de hoogte wordt gemeten. `Boeren willen weten wat de effecten van irrigatie en drainage zijn op hun gewassen. Stijging van het grondwater kan het verwoesten van de oogst betekenen', aldus de PhD.

In 2007 en 2008 deed hij veldwerk in zijn vaderland om te onderzoeken welk verband er is tussen de hoogte van het grondwater en de temperatuur van dat water en van het aardoppervlak. Van de een op de andere dag kan het peil in die regio wel een meter variëren.

`De traditionele methode om het grondwaterpeil te meten gebruikt dure sensoren. Die worden in een piëzometer (een peilbuis) onder de grond gebracht en nemen daar de temperatuur op. Omdat ze duur zijn en het aanbrengen veel tijd kost, worden deze metingen maar vier keer per jaar gedaan. Terwijl je continu en op veel verschillende plaatsen gelijktijdig wilt weten hoe het grondwaterpeil zich ontwikkelt', legt AlKhaier uit.

Een jaar lang verkreeg de Syrische onderzoeker data van goedkopere loggers die hij aanbracht op verschillende diepten. Deze sensoren kunnen vrijwel continu de temperatuur van het grondwater meten. Met de gegevens ontwikkelde hij een model dat de werkelijkheid dicht benadert. `Aan de temperatuur van het water kan ik de diepte aflezen. Bovendien is er ook een verband met de temperatuur van het landoppervlak, al ligt dat wel redelijk gecompliceerd omdat ook de luchttemperatuur daarop van invloed is.'

De volgende belangrijke stap is volgens AlKhaier dat metingen met satellieten kunnen worden gedaan. Die kunnen weliswaar niet onder de grond kijken, maar wel de temperatuur van het aardoppervlak meten. Op dit moment schiet de NASA-satelliet aster, die in 1999 werd gelanceerd, elke zestien dagen plaatjes van dezelfde Syrische regio als waar AlKhaier zijn veldmetingen deed. `Binnenkort krijg ik daar de eerste gegevens van en kan ik gaan analyseren.'

De PhD vermoedt een van de weinige wetenschappers in de wereld te zijn die zich met deze tak van het onderzoek bezighoudt. Hij heeft er hoge verwachtingen van. `Ik geloof sterk dat de gegevens overeen zullen komen met mijn model. Het zou een enorme uitkomst zijn als je met snapshots uit de lucht de hoogte van het grondwater kunt meten. Het scheelt tijd, en je kunt van elk moment op de dag gegevens krijgen.'