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Para una advertencia anticipada de sequía, mire las plantas


Entre los impactos climáticos extremos resultantes del cambio climático, la sequía es un problema creciente en todo el mundo, que provoca frecuentes incendios forestales, amenazas a los recursos hídricos y una mayor inseguridad alimentaria.


por Elaina Hancock, Universidad de Connecticut


La sequía se monitorea en todo el mundo, incluido Connecticut, con alertas que se emiten cuando las condiciones se vuelven lo suficientemente secas como para merecer una notificación. Sin embargo, en ese momento, a menudo es demasiado tarde para responder. Investigadores de UConn han encontrado una manera de predecir las condiciones de sequía semanas o incluso meses antes de que sucedan, no al observar los datos meteorológicos, sino a las plantas. El estudio fue publicado esta semana en la revista PNAS .

El estudio se centró en un tipo de sequía, llamada sequía repentina, que se caracteriza por un inicio rápido que puede intensificarse rápidamente y conducir a resultados devastadores. Por lo general, las sequías repentinas duran uno o dos meses, pero a veces continúan como una sequía convencional durante más tiempo, explica Guiling Wang, profesor de ingeniería ambiental de UConn y miembro de la Sociedad Meteorológica Estadounidense.

Estados Unidos fue testigo de grandes sequías repentinas en 2012 y 2017. Wang cita cómo la sequía de 2012 resultó en un aumento récord en los precios de los alimentos en Estados Unidos. La tecnología de monitoreo existente no puede predecir estas sequías que llegan rápidamente, por lo que para comprenderlas mejor, los investigadores se centraron en los datos de 2012 y 2017.

«Observamos la evapotranspiración, la temperatura, la humedad del suelo , el déficit de presión de vapor y los datos de sensores remotos sobre la vegetación para ver cómo progresa la sequía y cómo responden las plantas. Una señal realmente se destacó», dice Wang.

Cuando ocurre la fotosíntesis, el pigmento clorofila emite una pequeña cantidad de luz. Esta fluorescencia, llamada fluorescencia de clorofila inducida por el sol (SIF), se monitorea vía satélite y sirve como un indicador útil para medir el nivel de fotosíntesis que se está produciendo. SIF es un reflejo más preciso de la fotosíntesis que otras señales de satélite como el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), dice Wang. La producción fotosintética fluctúa con las estaciones y otras condiciones, y los investigadores notaron tendencias interesantes en SIF que van desde dos semanas a dos meses antes del inicio de una sequía repentina.

«Pudimos ver una fuerte señal que precedió a las sequías, lo que indica un aumento de SIF más lento de lo habitual en un momento en que se espera que la fotosíntesis de las plantas aumente rápidamente. Esperábamos ver una respuesta que se retrasó en la sequía. En cambio, vimos la señal semanas o meses antes de que la señal de la sequía fuera capturada por el Monitor de Sequía de EE. UU. (USDM). Entonces nos dimos cuenta de que ya no se trata solo de la respuesta a la sequía, sino, lo que es más importante, de cómo la pronosticamos», dice Wang.

Uno de los siguientes pasos en la investigación del equipo es identificar exactamente qué hay detrás de estos cambios en la trayectoria de SIF.

«La señal puede deberse al agotamiento de la humedad en el suelo, la baja humedad en el aire, las altas temperaturas que hacen que el aire esté relativamente seco o cualquier combinación de estos factores que afecten progresivamente las condiciones de crecimiento», dice Wang.

Wang explica que para las sequías de 2012 y 2017, la señal comenzó en la primavera al comienzo de la temporada de crecimiento cuando la sequía fue precedida por un aumento de la fotosíntesis más lento de lo habitual. Para las sequías en otras estaciones, el precursor de la sequía puede ser una disminución de la fotosíntesis más rápida de lo normal.

Doctorado en Ingeniería Ambiental. El estudiante y primer autor del artículo, Koushan Mohammadi, dice: «Los sistemas de alerta de sequía existentes requieren datos hidrometeorológicos de alta calidad que no están disponibles o son escasos en muchas regiones del mundo en desarrollo. Nuestro enfoque puede apoyar el desarrollo de un sistema global de alerta temprana para ayudar a proteger la seguridad alimentaria humana. Planeo extender nuestro estudio a regímenes en desarrollo donde la agricultura de secano es el pilar y extremadamente vulnerable a las sequías repentinas «.

Con algo de tiempo de anticipación, las partes interesadas pueden implementar medidas proactivas para capear mejor la sequía y mitigar potencialmente algunos de los efectos negativos.

La señal SIF es prometedora y el equipo planea investigar más a fondo su utilidad: «estos son resultados muy claros, pero necesitamos entenderlos mejor para finalmente desarrollar modelos sólidos para predicciones subestacionales a estacionales, ya sea para sequía u otras condiciones». .»


Más información: Koushan Mohammadi et al, Alerta temprana de sequía repentina basada en la trayectoria de la fluorescencia de clorofila inducida por la energía solar, 

Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2202767119



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