Todos los días, hasta treinta veces al día, de hecho, uno de los empleados de Mark Mason en Nature's Reward Farms en el condado de Monterey, California le trae los resultados de una prueba de suelo para su discusión.

Mason supervisa los fertilizantes y el riego de los 5, 000 acres a lo largo de la costa central de California, que recibe el sobrenombre de "America's Salad Bowl" y es una de las regiones agrícolas más productivas y diversas del mundo. Los resultados de las pruebas de suelo son entradas clave para una de sus herramientas más nuevas:CropManage, que es operado por la Extensión Cooperativa de la Universidad de California y utiliza datos de la NASA y otras fuentes para crear recomendaciones personalizadas de riego y fertilizantes. Además de las mediciones satelitales del desarrollo de cultivos, mide el clima local, características del suelo, y eficiencia del sistema de riego.

"CropManage devuelve una recomendación a la persona que salió y extrajo la muestra de suelo, Mason explicó. Obtiene los resultados, luego habla de eso conmigo. Sé cómo se ve el campo así que tomaré las recomendaciones de CropManage y tomaré una decisión basada en lo que sé sobre el método de riego, cuando será cosechado, el tipo de suelo, cómo se ve la cosecha, y la historia de ese terreno para esa época del año ".

Si comieras una fruta vegetal o nuez hoy, Hay muchas posibilidades de que provenga de una granja como Nature's Reward Farms en la costa central de California, o desde el cercano Valle Central. Cubriendo más de 20, 000 millas cuadradas en el Estado Dorado, estas regiones albergan miles de granjas que producen cientos de cultivos diferentes, produciendo anualmente más de un tercio de las verduras de los Estados Unidos y dos tercios de sus frutas y nueces.

Pero el centro de California no llueve mucho. La mayor parte del agua del Valle Central proviene de arroyos y embalses que capturan el deshielo de las montañas y el agua subterránea almacenada en depósitos porosos muy por debajo de la superficie. Estas fuentes de agua enfrentan presiones crecientes debido al cambio climático, uso humano y variabilidad natural, haciendo de la gestión del agua un tema complejo y en evolución. Monitorear la cantidad de agua disponible para cultivar nuestros comestibles nunca ha sido más vital, y los satélites de observación de la Tierra de la NASA y los programas de asociación ayudan a los agricultores, Los administradores de recursos hídricos y los formuladores de políticas monitorean y asignan recursos hídricos cada vez más escasos en todo su estado.

Observando el suministro de agua

En un año ideal fuertes nevadas caen en las cadenas montañosas de California y se acumulan durante el invierno y la primavera. La nieve actúa como reservorio natural, retener y liberar agua gradualmente en ríos y arroyos a medida que el clima se calienta en primavera. Desde allí, un sistema de acueductos, canales y tuberías llevan el agua a las regiones más secas del estado. Muchos agricultores en las partes centrales del estado usan esta agua para regar sus cultivos, y también dependen en gran medida del agua subterránea de los pozos.

Pero no todos los años son ideales. En 2021, por ejemplo, el calor extremo y la sequía han seguido azotando a Occidente. Las precipitaciones por debajo del promedio del invierno y las nevadas excepcionalmente pequeñas se evaporaron rápidamente en las altas temperaturas de primavera o se derritieron y empaparon en suelos aún resecos por un otoño e invierno secos. Como resultado, quedaba poca agua para llenar los reservorios y nutrir las plantas más abajo del valle. Ya muy bien asignado, los suministros de agua en la región se han vuelto aún más escasos, y algunos agricultores deben tomar decisiones difíciles sobre qué cultivos obtendrán esa agua.

Los investigadores de la NASA observan de cerca las fuentes de agua de California central, cómo están cambiando con el tiempo, y por qué, y producir información que pueda usarse para determinar qué hacer al respecto. Satélites las misiones aéreas y de campo rastrean las nevadas, lluvia, niveles de humedad del suelo, agotamiento de las aguas subterráneas, salud de los cultivos y evapotranspiración. Al proporcionar mejor información sobre la cantidad de agua que entra y sale del sistema, estos indicadores ayudan a los agricultores a determinar cuánta agua necesitarán y cuánta será accesible.

Matt Rodell es el subdirector adjunto de Ciencias de la Tierra para la hidrosfera, biosfera, y geofísica en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. Estudia las aguas subterráneas en todo el mundo, utilizando datos de la misión Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO) de la NASA. El agua subterránea es especialmente importante en lugares como el Valle Central y la Costa Central que no reciben mucha precipitación y enfrentan sequías frecuentes.

"El agua subterránea es muy importante porque, por lo general, siempre está disponible, ", Dijo Rodell." Se ha almacenado durante muchos años, o décadas, o siglos, o milenios, es como su cuenta de ahorros. Siempre quieres tener esa agua reservada para que esté allí para tiempos difíciles ".

California es uno de los hotspots globales que están estudiando los investigadores de GRACE. Es una de las muchas áreas donde el agua subterránea se está agotando más rápidamente de lo que se recarga.

"La gente se vuelve demasiado dependiente del agua subterránea, "Dijo Rodell." Idealmente, como tu cuenta de ahorros, desea gastar menos de lo que invierte en él durante un período prolongado. Pero en California utilizan tanta agua subterránea que el nivel ha estado disminuyendo durante décadas ".

California aprobó recientemente su primera política estatal de regulación de aguas subterráneas, en parte en respuesta a preocupaciones sobre el agotamiento de las aguas subterráneas, dijo Claudia Faunt, hidrólogo del Servicio Geológico de EE. UU. y jefe de programa para la sección de disponibilidad y uso de agua subterránea en el Centro de Ciencias del Agua de California del USGS en San Diego, California. En algunas areas, La caída de los niveles de agua subterránea conduce a la subsidencia:la superficie de la tierra se hunde a medida que se extrae el agua de los depósitos debajo, y estos depósitos se asientan y compactan.

"Los problemas de hundimiento afectan a otras partes de la infraestructura, y los pozos se están secando en áreas donde los niveles de agua se han reducido, "Dijo Faunt. Perforar más profundo cuando un pozo se seca, o perforar nuevos pozos en busca de agua, es caro y puede contribuir a un agotamiento aún mayor de las aguas subterráneas.

Otras amenazas al suministro de agua de la región, como la capa de nieve en declive y los patrones cambiantes de las precipitaciones invernales, son impulsadas por el cambio climático. También, el calentamiento del clima aumentará la evapotranspiración, que contribuye al déficit de humedad del suelo y al estrés hídrico de las plantas, y puede afectar el clima local. A medida que cambian los patrones de precipitación, Los escenarios futuros de lluvia podrían volverse cada vez más extremos. En California y otras partes del oeste de los Estados Unidos, esto probablemente se verá como una sequía, amenazando la producción de alimentos.

Poniendo los datos de la NASA a trabajar para los agricultores de california

Para hacer frente a las condiciones cambiantes, Los agricultores de California están buscando nuevas herramientas y tecnologías que les ayuden a producir las frutas, nueces y verduras en constante demanda por parte de los consumidores estadounidenses.

Además de GRACE-FO que estudia las aguas subterráneas, Misiones como SMAP (Soil Moisture Active Passive) y MODIS (Espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada) miden la humedad del suelo y la evapotranspiración, y GPM (la misión Global Precipitation Measurement) rastrea la lluvia y las nevadas. El caballo de batalla del programa Landsat, un esfuerzo conjunto de la NASA y el Servicio Geológico de EE. UU., ha medido la salud y el crecimiento de los cultivos durante casi 50 años. Es más, La NASA colabora con universidades, compañías privadas, instituciones de investigación y otras agencias gubernamentales para crear herramientas y programas que pongan en práctica todos estos datos. A través de Ciencias Aplicadas de la NASA y sus programas de Agricultura y Seguridad Alimentaria, incluyendo NASA Harvest, los agricultores pueden acceder a información útil para tomar mejores decisiones en sus explotaciones.

Lee Johnson es un científico investigador senior del Centro de Investigación Ames de la NASA y de la Universidad Estatal de California en Monterey Bay (CSUMB). En asociación con Forrest Melton del programa de Ciencias Aplicadas de la NASA y Alberto Guzman y Will Carrara de NASA Ames, es compatible con el sistema de soporte de gestión de riego por satélite (SIMS), una plataforma de datos en línea que utiliza datos satelitales de la Tierra disponibles públicamente y modelos de código abierto para mapear la evapotranspiración a una escala de un cuarto de acre.

"La evapotranspiración es una parte muy importante del ciclo hidrológico, y sin embargo en el pasado mucha información sobre él ha sido difícil de conseguir o costosa, ", Dijo Johnson." Todo el mundo sabe acerca de las precipitaciones; está en la pantalla de inicio de su teléfono. Pero la evapotranspiración es un proceso inverso. Para los productores que quieran utilizarlo para orientar la producción de sus cultivos, esta información ha sido escasa. Y si no puede medirlo de manera confiable, es más difícil de manejar ".

"Para la mayoría de cultivos, La evapotranspiración representa la cantidad mínima de agua que debe reponerse mediante riego o precipitación para mantener un cultivo saludable y maximizar el rendimiento de los cultivos. ", dijo Melton." Vincular datos satelitales de SIMS con CropManage ayuda a agricultores como Mark Mason y su equipo en Nature's Reward a eliminar las conjeturas al estimar las necesidades de riego y fertilizantes para sus cultivos ".

Otra herramienta de gestión del agua, GRAPEX (Perfil atmosférico de percepción remota de uva y eXperimento de evapotranspiración), también utiliza datos de Landsat, esta vez para ayudar a los propietarios de viñedos. Las imágenes térmicas y visuales de Landsat brindan a los productores información sobre la evapotranspiración de sus viñedos y la salud de las plantas y les ayudan a asegurarse de que no se mojen o se sequen demasiado.

"El objetivo de nuestro trabajo es encontrar formas de poner los datos de la NASA en manos de los agricultores y los regantes en el campo, donde puede ayudar a mejorar la sostenibilidad de la agricultura de California, "dijo Guzmán, un ingeniero de software senior en NASA Ames y CSUMB que comenzó su carrera trabajando en los campos de California. "Las asociaciones con productores innovadores como Nature's Reward son la clave para garantizar que podamos tomar petabytes de datos satelitales y convertirlos en información que se pueda utilizar para la toma de decisiones del día a día".