Die Automatisierung baut größere, bessere Eisturmreservoirs für hohe, trockene Landwirtschaft

Hoch aufragende künstliche Eisreservoirs, sogenannte „Eis-Stupas“, sind seit 2014 als zugängliche Mittel zur Speicherung von Bewässerungswasser in trockenen, hoch gelegenen Bergdörfern entstanden. Jetzt haben Experimente mit automatisierten Systemen gezeigt, dass der Bau dieser riesigen Eiskegel, die 30 Meter (100 Fuß) übersteigen, mit etwa einem Zehntel des Wasservolumens bewerkstelligt werden kann, das manuelle Methoden verwenden, laut neuen Forschungsergebnissen, die heute auf der vorgestellt werden Frontiers in Hydrology Meeting in San Juan, Puerto Rico und online.

In der hoch gelegenen, trockenen Region Ladakh, Indien, könnte diese Verbesserung den Unterschied ausmachen. Der ursprüngliche, manuelle Ansatz zum Bau von Eisstupas lässt das Wasser normalerweise den ganzen Winter über fließen. Das meiste Wasser gefriert nicht und geht verloren. Kalte Temperaturen fördern das Wachstum von Eisstupas, aber zu kalte Temperaturen gefrieren Wasser in den Zuführungsrohren.

„In Ladakh werden derzeit viele der Eisstrukturen nicht mehr gebaut, nicht weil die Bauern beschlossen haben, die Bewässerung einzustellen. Sondern weil das Wetter beschlossen hat, nicht mehr zu arbeiten“, sagte Suryanarayanan Balasubramanian, Glaziologe an der Universität Fribourg in der Schweiz.

Die beste Lösung ist, das Rohr zu entleeren, bevor es einfriert. Der neue automatisierte Ansatz vermeidet verstopfte Rohre, indem Modelle und Wetterdaten verwendet werden, um die optimale Zeit, Dauer und Durchflussrate des Wassersprühens vorherzusagen, um Eisstupas effizient zu bauen. Informationen, die die Forscher sagten, könnten auch manuell angewendet werden.

Viele Eisstupas sind bis zum Sommer geschmolzen, aber größere, effizienter geformte Eistürme können bis ins folgende Jahr überdauern und möglicherweise zu dauerhaften Strukturen werden, die das ganze Jahr über eine vorhersehbare Wasserquelle bieten können.

Über die neuen Ergebnisse wird Balasubramanian am Donnerstag, den 23. Juni 2022 während a sprechen 19:00 Uhr EDT (UTC-4 Stunden) Live-Streaming-Diskussionssitzung.

„Der Sinn des Experiments bestand darin, zu zeigen, dass es eine bessere Methodik gibt, um diese Strukturen zu konstruieren, und dass es einfache Lehren gibt, die wir daraus ziehen können. Warum ist das wichtig? Es zeigt, dass diese Strukturen derzeit in ihrem Potenzial begrenzt sind. Sie können viel wachsen.“ größer und halten viel länger und verbrauchen viel weniger Wasser“, sagte Balasubramanian.

Kühllager

Eisstupas werden hergestellt, indem im Winter Wasser in die Luft geschossen wird, um herunterzufallen und zu riesigen, eisigen Stalagmiten zu gefrieren. Die Rohre und Brunnen, die zur Herstellung dieser großen Eiskegel benötigt werden, sind relativ kostengünstig und leicht zu beschaffen, was bedeutet, dass Landwirte sie ohne fremde Hilfe einsetzen können. Große Stupas können mit einer Durchflussrate von nur 30 Litern pro Minute oder dem 2-3-fachen Durchfluss eines typischen Gartenschlauchs gebaut werden, wenn er über Monate hinweg konstant angewendet wird, sagte Balasubramanian.

Die Methode, die zuerst in Ladakh, Indien, entwickelt wurde, wurde in trockenen, hoch gelegenen Gebieten in Chile und Kirgisistan übernommen. Ladakh liegt höher als 3.000 Meter (9.800 Fuß) über dem Meeresspiegel zwischen dem Karakorum-Gebirge und dem Himalaya und erhält jedes Jahr weniger als 10 Zentimeter (4 Zoll) Regen oder Schnee. Bewässerungsnetze in dieser trockenen Region sind auf rechtzeitiges Schmelzwasser von Gletschern, Schnee und Permafrost angewiesen, die in einem sich ändernden Klima zunehmend unzuverlässig sind.

Weniger sprühen, intelligenter sprühen

Balasubramanian und Kollegen testeten ein automatisiertes System, das basierend auf Modellen und Wetterdaten steuerte, wie viel Wasser wann und wie lange versprüht wurde. Vorläufige Ergebnisse von Drohnenmessungen ergaben, dass das automatisierte System 13 % der Wassermenge abgab, die vom manuellen Springbrunnensystem verwendet wurde, um Eisstupas zu erzeugen, die das gleiche oder mehr Schmelzwasser lieferten. Die automatisierten Systeme mussten auch nicht im Winter gewartet werden.

Obwohl das automatisierte System derzeit außerhalb des Budgets der meisten Landwirte liegt, die Eisstupas verwenden, sagte Balasubramanian, dass Entwicklung und Massenproduktion den Preis senken und das System benutzerfreundlicher machen könnten. Die aus den Automatisierungsexperimenten gewonnenen Erkenntnisse darüber, wie die Sprühdauer und die Wasserdurchflussrate basierend auf historischen Gefrierraten in der Umgebung optimiert werden können, könnten von Hand angewendet werden.

„Wir haben bei diesen Strukturen nur an der Oberfläche gekratzt, weil wir nur über Ladakh sprechen. Aber es geht nicht nur um diesen einen Ort. Es könnte an vielen Orten angewendet werden, von denen einige viel, viel kälter sind. Wir wissen es nicht genau was die obere Größengrenze ist“, sagte Balasubramanian.