Sensitivity of the land surface temperatureand Normalized Difference Water Index tosoil moisture on wheat and barley

• Autores: Beninato, Sabrina; Holzman, Mauro Ezequiel; Rivas, Raúl Eduardo
• Año de publicación: 2025
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Vegetation water status; Sentinel 2; NIR; SWIR; TIR
• Institución: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

The synergy between spectral indices and land surface temperature (LST) has been used as an indicator of crop status and soil moisture (SM). However, studies of the response times of these to changes in SM in the soil profile are scarce. The aim of this study was to analyze the sensitivity and response times of LST and the Normalized Difference Water Index (NDWI) to changes in SM as a determining factor of barley and wheat water status in the southeastern Argentine Pampas. Daily SM and LST were provided by stations installed over the crops, and NDWI from Sentinel 2 (S2). Results showed instantaneous correlations between SM and LST (r > -0.65) for soil depths explored by crop roots (20-50 cm). No consistent relationship between NDWI and SM was observed, suggesting NDWI limitation for short-time changes in SM in humid and sub-humid conditions. During the critical period of crops, the relationship between NDWI and SM showed high correlation (r > 0.92) only at 10 cm when considering 1-day time lag. This study contributes to the understanding of spectral behavior of crops in the optical and thermal spectrum in field conditions, which is key to evaluating the usefulness of these data for monitoring agricultural systems.
Los índices espectrales y la temperatura de la superficie terrestre (LST) se han utilizado para el seguimiento de los cultivos y de la humedad del suelo (SM). Sin embargo, los estudios sobre sus tiempos de respuesta a cambios de SM son escasos. Este estudio analizó la sensibilidad y los tiempos de respuesta de la LST y del Índice de Agua de Diferencia Normalizada (NDWI) a la SM, como factor determinante del estado hídrico de cebada y trigo en el sudeste de la Pampa Argentina. SM y LST se registraron diariamente in situ, y el NDWI se obtuvo de Sentinel 2. Los resultados mostraron correlaciones instantáneas SM-LST (r > -0,65) en las profundidades exploradas por las raíces (20-50 cm). No se observó una relación consistente NDWI-SM, sugiriendo una limitación del NDWI para captar cambios a corto plazo en SM en condiciones húmedas-subhúmedas. Sin embargo, durante el período crítico de los cultivos se observó una alta correlación (r > 0,92) a 10 cm con un desfase temporal de un día. Este estudio contribuye a la comprensión del comportamiento óptico y térmico de los cultivos en condiciones de campo, esencial para evaluar la utilidad de estos datos para el monitoreo agrícola.
Fil: Beninato, Sabrina. Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff". - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff". - Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff"; Argentina
Fil: Holzman, Mauro Ezequiel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; Argentina
Fil: Rivas, Raúl Eduardo. Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff". - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff". - Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff"; Argentina