Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Kosmische Hilfe für irdische Bodenfeuchtemessungen

Die Weltbevölkerung wächst – 2050 voraussichtlich auf 9,7 Milliarden. Um alle Menschen ernähren zu können, muss die landwirtschaftliche Nutzung nachhaltiger werden. Aktuell entfallen etwa Zweidrittel des Wasserverbrauchs weltweit auf die Landwirtschaft, hauptsächlich für die Bewässerung. Der Klimawandel und die veränderten Niederschlagsmuster verschärfen die Situation. Der Boden spielt zusammen mit den Ozeanen eine entscheidende Rolle für die globale CO2-Bilanz. Allerdings nur, wenn er gesund und ausreichend feucht ist.

Das Monitoring der Bodenfeuchte kann helfen, die Böden nachhaltiger zu bewässern. Um die Bodenfeuchte ganzer Felder mittels Punktsensoren zu messen, sind sehr viele Sensoren erforderlich. Das macht das Monitoring aufwändig und z. T. unwirtschaftlich. Andererseits können Fernerkundungssatelliten die Bodenfeuchte nur auf sehr großen Skalen (z. B. ganze Landkreise) messen, was für den einzelnen landwirtschaftlichen Betrieb oft zu unspezifisch ist. Eine Lösung dieses Problems kann „von ganz oben“ kommen: Das "Cosmic-Ray Neutron Sensing (CRNS)" ist eine nicht-invasive Methode, die die Bodenfeuchte misst, indem sie vom Feld reflektierte Neutronen detektiert, die aus der natürlichen Hintergrundstrahlung resultieren. CRNS wird bereits von fünf großen Feuchte-Messnetzen verwendet. Tatsächlich muss aber die Vergleichbarkeit der Messungen untereinander und mit derjenigen von Punktsensoren bzw. Satellitendaten verbessert und der Einfluss von Störgrößen aus der Umwelt besser verstanden werden. Hier setzt ein europäisches Projekt an, das CRNS mit anderen Feuchtemessungen vergleicht. Durch eine derart verbesserte Messtechnik ließen sich lokale Umweltmaßnahmen für eine nachhaltige Landwirtschaft entscheidend optimieren.