Un aumento inusual en la productividad de las plantas puede presagiar una pérdida grave de agua en el suelo, y los satélites de la NASA están siguiendo las pistas.
La sequía que azotó gran parte de Estados Unidos en el verano de 2012, que se avivó rápidamente y sin previo aviso, fue una de las más extensas que el país había visto desde el Dust Bowl de la década de 1930, que duró años. La "sequía repentina", avivada por el calor extremo que quemó la humedad del suelo y las plantas, provocó pérdidas generalizadas de cosechas y pérdidas económicas que costaron más de 30 mil millones de dólares.
Si bien las sequías arquetípicas pueden desarrollarse a lo largo de las estaciones, las sequías repentinas se caracterizan por un secado rápido. Pueden afianzarse en unas semanas y son difíciles de predecir. En un estudio reciente publicado en Geophysical Research Letters , un equipo dirigido por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California pudo detectar signos de sequías repentinas hasta tres meses antes de su inicio. En el futuro, dicha notificación previa podría ayudar en los esfuerzos de mitigación.
¿Cómo lo hizo el equipo? Siguiendo el resplandor.
Durante la fotosíntesis, cuando una planta absorbe la luz solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en alimento, su clorofila "filtrará" algunos fotones no utilizados. Este tenue brillo se llama fluorescencia inducida por el sol o SIF. Cuanto más fuerte es la fluorescencia, más dióxido de carbono toma una planta de la atmósfera para impulsar su crecimiento.
Si bien el brillo es invisible a simple vista, puede detectarse mediante instrumentos a bordo de satélites como el Observatorio Orbital de Carbono-2 (OCO-2) de la NASA. Lanzado en 2014, OCO-2 ha observado el Medio Oeste de EE. UU. resplandeciente durante la temporada de crecimiento.
Los investigadores compararon años de datos de fluorescencia con un inventario de sequías repentinas que afectaron a los EE. UU. entre mayo y julio de 2015 a 2020. Encontraron un efecto dominó:en las semanas y meses previos a una sequía repentina, la vegetación inicialmente prosperó a medida que las condiciones cambiaron. cálido y seco. Las plantas florecientes emitieron una señal de fluorescencia inusualmente fuerte para la época del año.
Pero al reducir gradualmente el suministro de agua del suelo, las plantas crearon un riesgo. Cuando llegaron las temperaturas extremas, los ya bajos niveles de humedad se desplomaron y en cuestión de días se desarrolló una sequía repentina.
El equipo correlacionó las mediciones de fluorescencia con los datos de humedad del satélite SMAP de la NASA. SMAP, abreviatura de Soil Moisture Active Passive, rastrea los cambios en el agua del suelo midiendo la intensidad de las emisiones naturales de microondas de la superficie de la Tierra.
Los científicos descubrieron que el inusual patrón de fluorescencia se correlacionaba extremadamente bien con las pérdidas de humedad del suelo en las seis a 12 semanas previas a una sequía repentina. Un patrón consistente surgió en diversos paisajes, desde los bosques templados del este de EE. UU. hasta las Grandes Llanuras y los matorrales occidentales.
Por esta razón, la fluorescencia de las plantas "se muestra prometedora como indicador confiable de alerta temprana de sequía repentina con tiempo suficiente para tomar medidas", afirmó Nicholas Parazoo, científico terrestre del JPL y autor principal del estudio reciente.
Jordan Gerth, científico de la Oficina de Observaciones del Servicio Meteorológico Nacional que no participó en el estudio, dijo que le complacía ver trabajos sobre sequías repentinas, dado nuestro clima cambiante. Señaló que la agricultura se beneficia de la previsibilidad siempre que sea posible.
Si bien la alerta temprana no puede eliminar los impactos de las sequías repentinas, dijo Gerth, "los agricultores y ganaderos con operaciones avanzadas pueden usar mejor el agua para riego para reducir los impactos en los cultivos, evitar plantar cultivos que probablemente fracasen o plantar un tipo diferente de cultivo". para lograr el rendimiento más ideal si tienen un plazo de entrega de semanas a meses".
Seguimiento de las emisiones de carbono
Además de intentar predecir sequías repentinas, los científicos querían comprender cómo afectan estas a las emisiones de carbono.
Al convertir el dióxido de carbono en alimento durante la fotosíntesis, las plantas y los árboles son "sumideros" de carbono y absorben más CO2. de la atmósfera de lo que liberan. Muchos tipos de ecosistemas, incluidas las tierras de cultivo, desempeñan un papel en el ciclo del carbono:el intercambio constante de átomos de carbono entre la tierra, la atmósfera y el océano.
Los científicos utilizaron mediciones de dióxido de carbono del satélite OCO-2, junto con modelos informáticos avanzados, para rastrear la absorción de carbono por la vegetación antes y después de las sequías repentinas. Las plantas sometidas a estrés térmico absorben menos CO2 de la atmósfera, por lo que los investigadores esperaban encontrar más carbono libre. Lo que encontraron en cambio fue un acto de equilibrio.
Las temperaturas cálidas antes del inicio de la sequía repentina tentaron a las plantas a aumentar su absorción de carbono en comparación con las condiciones normales. Esta absorción anómala fue, en promedio, suficiente para compensar completamente las disminuciones en la absorción de carbono debido a las condiciones de calor que siguieron. El sorprendente hallazgo podría ayudar a mejorar las predicciones del modelo del ciclo del carbono.
Celebrando su décimo año en órbita este verano, el satélite OCO-2 mapea las concentraciones de dióxido de carbono naturales y artificiales y la fluorescencia de la vegetación utilizando tres espectrómetros similares a cámaras sintonizados para detectar la firma luminosa única del CO2. . Miden el gas indirectamente rastreando cuánta luz solar reflejada absorbe en una columna de aire determinada.
Más información: Nicholas Parazoo et al, Las condiciones antecedentes mitigan la pérdida de carbono durante las sequías repentinas, Cartas de investigación geofísica (2024). DOI:10.1029/2024GL108310
Información de la revista: Cartas de investigación geofísica
Proporcionado por la NASA
