La sequía que se apoderó de gran parte de Estados Unidos en el verano de 2012 fue una de las más extensas que el país había visto desde el Dust Bowl de la década de 1930. La "sequía repentina", avivada por el calor extremo que quemó la humedad del suelo y las plantas, provocó la pérdida generalizada de cosechas y pérdidas económicas que costaron más de 30.000 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 cuestión de semanas y son difíciles de predecir. En un estudio reciente, 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, este tipo de notificación anticipada podría ayudar a los esfuerzos de mitigación.
¿Cómo lo hicieron? Siguiendo el resplandor.
Una señal vista desde el espacio
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 débil resplandor se denomina 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 resplandor es invisible a simple vista, puede ser detectado por instrumentos a bordo de satélites como el Orbiting Carbon Obsevatory-2 (OCO-2) de la NASA. Lanzado en 2014, OCO-2 ha observado que el Medio Oeste de EE. UU. brilla durante la temporada de crecimiento.
Los investigadores compararon años de datos de fluorescencia con un inventario de sequías repentinas que azotaron a 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 prosperó inicialmente a medida que las condiciones se volvían cálidas y secas. Las plantas florecientes emitían una señal de fluorescencia inusualmente fuerte para la época del año.
Pero al reducir gradualmente el suministro de agua en el suelo, las plantas crearon un riesgo. Cuando llegaron las temperaturas extremas, los ya bajos niveles de humedad se desplomaron y se desarrolló una sequía repentina en cuestión de días.
El equipo correlacionó las mediciones de fluorescencia con los datos de humedad del satélite SMAP de la NASA. Abreviatura de Soil Moisture Active Passive, SMAP 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 encontraron que el patrón de fluorescencia inusual se correlacionaba extremadamente bien con las pérdidas de humedad del suelo en las seis a 12 semanas antes de una sequía repentina. Un patrón consistente emergió en diversos paisajes, desde los bosques templados del este de los EE. UU. hasta las Grandes Llanuras y los matorrales del oeste.
Por esta razón, la fluorescencia de las plantas "se muestra prometedora como un indicador confiable de alerta temprana de sequía repentina con suficiente tiempo de anticipación para tomar medidas", dijo Nicholas Parazoo, científico de la Tierra en 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 estaba complacido de ver el trabajo sobre las sequías repentinas, dado nuestro clima cambiante. Señaló que la agricultura se beneficiaba de la previsibilidad siempre que fuera 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 el 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 semanas o meses de tiempo de anticipación".
Seguimiento de las emisiones de carbono
Además de tratar de predecir las 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, absorbiendo más CO2 de la atmósfera del 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 parte de la vegetación antes y después de las sequías repentinas. Las plantas estresadas por calor 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 por completo las disminuciones en la absorción de carbono debido a las condiciones de calor que siguieron. El sorprendente hallazgo podría ayudar a mejorar las predicciones de los modelos del ciclo del carbono.
Celebrando su décimo año en órbita este verano, el satélite OCO-2 mapea las concentraciones de dióxido de carbono natural y artificial 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 mediante el seguimiento de la cantidad de luz solar reflejada que absorbe en una columna de aire determinada.
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