Geomorfología hiperespectral y monitoreo de la salud de los cultivos en la granja East Oweinat.

Los desiertos del oeste de Egipto son áridos, pero el Sáhara oriental es aún más extremo, con apenas unos centímetros de lluvia al año, lo que le ha valido el nombre de "ultraárido". Sin embargo, durante la última Edad de Hielo, el Sáhara era una sabana tropical con un clima similar al de la actual Kenia y Tanzania. Las precipitaciones anuales eran mucho mayores, con numerosos ríos y lagos. Cientos de miles de años de lluvia también han creado vastos acuíferos subterráneos bajo las arenas movedizas, conocidos como el Sistema Acuífero de Arenisca Nubia (NSAS).

Estas aguas subterráneas pueden utilizarse para la agricultura en pleno desierto, y con la puesta en marcha del proyecto East Oweinat, se ha establecido un gran proyecto central de riego en la región.

Descripción general del proyecto

La construcción comenzó en 1997, y este proyecto, junto con el Proyecto Toshka, el Proyecto Darb El Arbein, el Proyecto del Canal El Salam y el Proyecto de Nuevas Aldeas, se considera uno de los megaproyectos de Egipto. Si bien la mayoría de estos proyectos no llegaron a materializarse, este continúa operando con normalidad. Actualmente, el proyecto abarca casi 5000 kilómetros cuadrados. Los principales cultivos son patatas, trigo y plantas aromáticas medicinales como la manzanilla, y también cuenta con algunos invernaderos de vidrio.

Este proyecto, ubicado en el desierto del Sahara, se encuentra a unos 290 kilómetros de la ciudad más cercana y a 210 kilómetros del lago Toshka. Está situado en Oweinat Oriental, al oeste de Toshka. El agua de riego del proyecto proviene exclusivamente de aguas subterráneas profundas del sistema acuífero de arenisca nubia. La región se considera una de las zonas más llanas del mundo, prácticamente sin variación de altitud, y tiene un diámetro de aproximadamente 350 kilómetros. Debido a su ubicación en pleno desierto, el transporte de productos y suministros agrícolas depende de un aeropuerto situado al este del emplazamiento del proyecto.

El Sistema Acuífero de Arenisca Nubia (SAN) es uno de los mayores recursos hídricos subterráneos fósiles del mundo. En el norte de Chad, especialmente en las regiones montañosas de Tibesti y Ennedi, las precipitaciones estacionales alcanzan hasta 150 mm/año. Estas precipitaciones pueden generar tanto recarga dispersa como recarga concentrada a lo largo de valles de inundación intermitentes. Investigaciones recientes indican que, si bien existe recarga moderna en el norte de Chad, esta se produce de forma muy limitada, tanto espacial como temporalmente. Esto significa que solo mediante una evaluación cuantitativa rigurosa se podrá lograr la gestión sostenible de este recurso renovable.

△ Figura 1 Vista panorámica de la región de East Oweinat tomada por la Estación Espacial Internacional en 2018.

△ Figura 2 Imagen satelital Landsat del proyecto EastOweinat Farm en los Emiratos Árabes Unidos (2017)

Figura 3. Detalles del proyecto EastOweinat Farm en los Emiratos Árabes Unidos, captados por el satélite Landsat (2017).

Las figuras 1 y 2 muestran la ubicación y la extensión de la granja EastOweinat. Las parcelas de riego centrales están dispersas en lo profundo del desierto y son fácilmente identificables en las imágenes satelitales.

La Figura 3 muestra que cada unidad de riego tiene un diámetro de aproximadamente 850 metros y una superficie de alrededor de 850 mu (aproximadamente 50 hectáreas). La Figura 3 también muestra detalles de la finca de riego central, con algunas parcelas intercaladas con patatas y trigo (u otros cultivos). Algunas parcelas de color marrón claro pueden haber sido sometidas a quema controlada para eliminar la paja en preparación para la próxima temporada de siembra, lo cual también se refleja en los mapas posteriores de clasificación de cobertura del suelo y distribución de la salud de los cultivos.

△ Figura 4 Mapa de capacidad portante del suelo/agua subterránea construido utilizando la tecnología WSCM

evaluación de los recursos hídricos subterráneos

Los datos hidrogeológicos y de capacidad de carga del suelo recopilados entre 2007 y 2008, que incluyen la profundidad del agua subterránea, los sólidos disueltos totales, la producción segura de los pozos, la relación de adsorción de sodio, la salinidad del suelo, la profundidad del suelo, el porcentaje de sodio intercambiable en el suelo y la capacidad de intercambio catiónico, se utilizaron e integraron en un sistema de información geográfica (SIG) multicapa. Posteriormente, se emplearon técnicas de modelado de capacidad espacial ponderada (WSCM) utilizando estas capas para determinar las zonas de capacidad del suelo y del agua subterránea.

Como se muestra en la figura, en el área del proyecto, las zonas de alta y media capacidad de suelo/agua subterránea representan el 89,18 % del área total, mientras que las zonas de baja capacidad representan solo el 10,81 %. Las tierras de cultivo con riego centralizado se distribuyen principalmente en las zonas de alta y media capacidad de esta área de estudio, lo que indica que la agricultura de regadío es apta para una mayor expansión en esta importante área de desarrollo. Sin embargo, debido al suministro de agua extremadamente limitado del Sistema Acuífero de Arenisca Nubia (NSAS), que aún debe considerarse un recurso no renovable, sigue siendo incierto si la región de East Oweinat puede sustentar un sistema agrícola de riego centralizado a mayor escala. Se pueden realizar evaluaciones adicionales de la demanda de agua y la estabilidad de este sistema agrícola combinando parámetros meteorológicos como la evaporación con índices de vegetación como LAI y NDVI para invertir la biomasa.

△ Figura 5. Mapa de distribución de tipos de parcelas de terreno de la granja EastOweinat basado en teledetección hiperespectral (2024)

△ Figura 6. Mapa de distribución de la salud de los cultivos en la parcela de la granja EastOweinat basado en teledetección hiperespectral (2024)

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - Monitoreo del tipo y estado de las parcelas de terreno

Utilizamos imágenes hiperespectrales adquiridas por el satélite XIGUANG-002 el 24 de marzo de 2024 para realizar la clasificación de la cobertura del suelo y la evaluación de la salud de los cultivos en una parte de la granja East Oweinat.

Como se muestra en la Figura 5, durante la toma de fotografías se identificaron tres tipos principales de parcelas: parcelas con abundante vegetación actualmente en cultivo, parcelas con suelo oscuro y parcelas con suelo claro o arenoso. Este mapa de distribución ilustra los principales cultivos de la región y la rotación de cultivos en las distintas zonas. Asimismo, se observó que algunas parcelas en las regiones central y norte parecen estar cubiertas de arena, con características espectrales similares a las de los desiertos; actualmente se desconoce si se trata de barbecho temporal o abandono permanente.

La Figura 6 muestra la distribución de la salud de la vegetación en esta área. Este índice, compuesto por múltiples indicadores de vegetación, refleja de forma integral la salud de los cultivos en función de la clorofila, la estructura del dosel y el nivel de humedad. Cabe destacar que algunas parcelas de color oscuro carecen de índices de salud correspondientes, lo que indica que están total o parcialmente cubiertas por suelo oscuro. Por otro lado, la mayoría de las parcelas en producción normal presentan una buena salud, lo que sugiere que el proyecto de riego central está funcionando correctamente y tiene buenas perspectivas de rendimiento.

△ Figura 7 Comparación de curvas espectrales de tipos de parcelas típicas en la granja EastOweinat basadas en teledetección hiperespectral (2024)

Las curvas espectrales de la imagen superior ilustran las diferencias espectrales entre los distintos tipos de cobertura del suelo, utilizadas principalmente para distinguir entre áreas con suelo oscuro y áreas con vegetación. Se observa que las áreas con vegetación presentan un marcado efecto de borde rojo en el rango de 700-760 nm. A partir de la ubicación y la pendiente de este borde rojo, se puede calcular un índice de vegetación de borde rojo para determinar la cobertura y el estado de los cultivos, lo que permite una clasificación más detallada.