Durante décadas, los científicos han utilizado datos satelitales para evaluar la salud y el verdor de la vegetación de la Tierra. Estos datos han influido en nuestra comprensión y toma de decisiones sobre cuestiones urgentes, desde la producción agrícola sostenible hasta el cambio climático.
por el Instituto de Investigación Ambiental del Área de la Bahía
Las plantas que crecen en la tierra absorben anualmente un tercio de las emisiones antropogénicas de carbono, lo que ayuda significativamente a mitigar los impactos emergentes del cambio climático en todo el mundo. La vegetación de la Tierra es la principal fuente de alimento para la población mundial de vida silvestre y ocho mil millones de personas.
Recientemente, los científicos notaron un patrón desconcertante que no pudieron explicar en el verdor de la vegetación obtenido por satélite, una medida que se utiliza como indicador de la cantidad de hojas en un área y de la productividad de la vegetación. El enigma fue que las medidas de verdor de la vegetación en el cinturón maicero de EE. UU. son más altas que las mismas medidas en la selva amazónica, a pesar de que la selva tiene una mayor cantidad de área foliar.
Los bosques amazónicos tienen aproximadamente dos veces más hojas por unidad de área que el cinturón de maíz de EE. UU. (5,7 ± 0,6 m 2 /m 2 frente a 2,6 ± 0,3 m 2 /m 2 , respectivamente). Entonces, aunque se pueda pensar que es de sentido común que la medida de verdor del Amazonas sea significativamente mayor que la medida de verdor del Cinturón del Maíz, no lo es.
Un estudio publicado en Nature Ecology & Evolution finalmente proporciona una respuesta a la causa de este patrón paradójico y revela una idea sorprendente, que sugiere que es posible que hayamos estado viendo la Tierra a través de una lente distorsionada.
Un equipo de investigadores de 12 instituciones en cinco países diferentes, incluida la Universidad de Wisconsin-Madison, el Centro de Investigación Ames de la NASA y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL), descubrió que las medidas de verdor de la vegetación a menudo están ensombrecidas, literalmente. Las sombras, especialmente las proyectadas por estructuras complejas de dosel, pueden introducir sesgos negativos pronunciados en las medidas de verdor derivadas de satélites, engañando así nuestra comprensión de la vegetación global y cómo está cambiando.
«Planteamos la hipótesis de que las sombras proyectadas por las complejas copas de los árboles podrían contribuir a este fenómeno paradójico. La compleja copa de los bosques tropicales del Amazonas, en contraste con las relativamente simples y homogéneas copas de los árboles del cinturón maicero de EE. UU., proporciona el experimento natural ideal para probar nuestra hipótesis. porque la complejidad variable de la estructura del dosel crea condiciones de sombra contrastantes», dijo Yelu Zeng, autor principal de este estudio y profesor de la Universidad Agrícola de China (anteriormente científico investigador en la Universidad de Wisconsin-Madison cuando se realizó este trabajo por primera vez).
Para demostrar que las sombras proyectadas por el dosel pueden reducir las medidas satelitales de verdor de la vegetación, los investigadores rastrearon explícitamente cómo interactúa la luz con el dosel de la vegetación. Hicieron esta investigación con modelos de transferencia radiativa de última generación. Incorporaron datos multiangulares, hiperespectrales y lidar de varias misiones y programas de la NASA. El equipo puso especial énfasis en la importancia de la geometría entre el satélite, el sol y la vegetación de la Tierra.
«Imagínate que estás mirando árboles con el sol detrás de ti. Verás hojas más brillantes con menos sombras. Ahora, considera el escenario opuesto, donde el sol está frente a ti. Observarás más sombras y hojas más oscuras», dijo Taejin. Park, científico investigador del Centro de Investigación Ames de la NASA/Instituto de Investigación Ambiental del Área de la Bahía (BAERI) y coprimer autor de este estudio. «Una estructura de dosel más compleja produce más sombras, lo que a su vez hace que el impacto de esas sombras sea más significativo».
Las consecuencias del efecto sombra van mucho más allá de la interpretación técnica de los datos satelitales. En su artículo, el equipo investiga qué significa esto para los estudios de vegetación global. En un ejemplo, muestran cómo la conversión de tierras de bosques a cultivos revela un aumento inesperado del verdor de la vegetación en datos satelitales , a pesar de que la tierra pierde hojas verdes cuando los bosques son reemplazados por cultivos.
«Una parte importante de la deforestación en la selva amazónica se debe a la expansión de las tierras de cultivo. Nuestros resultados, que demuestran un aumento en el verdor de la vegetación después de la conversión del bosque en tierras de cultivo, son importantes y sorprendentes», dijo Dalei Hao, científico investigador del PNNL. y co-primer autor de este estudio.
Los autores enfatizan que el efecto de sombra debe tenerse en cuenta para una variedad de medidas de verdor basadas en satélites, incluida la fluorescencia de clorofila (SIF) inducida por el sol. SIF es una forma innovadora y popular de medir la actividad fotosintética de las plantas y es una medida que muchos satélites de observación de la Tierra están recopilando para su uso en estudios de vegetación global.
«Es importante aclarar que las sombras son un componente real de las copas de la vegetación, y que la porción sombreada generalmente representa un gran porcentaje del presupuesto total de carbono, agua y energía de la copa. Sin embargo, nuestra comprensión de estas sombras es limitada, lo que resalta la necesidad de estudios futuros en profundidad», afirmó Min Chen, profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison y coautor de este estudio.
Comprender el verdadero estado de la vegetación de la Tierra es crucial para todos. Las interpretaciones erróneas podrían conducir a una mayor incertidumbre en los modelos climáticos, políticas agrícolas equivocadas y esfuerzos de conservación ineficaces.
Para evitar malas interpretaciones, los investigadores proponen ajustes que podrían ofrecer una imagen más precisa al minimizar el efecto de sombra, específicamente cambiando la condición de visualización del satélite a lo que se conoce como la «dirección del punto caliente», donde el sol se coloca detrás del satélite.
El equipo sugiere que los científicos deben tener precaución al utilizar el verdor de la vegetación satelital para realizar comparaciones entre biomas o al evaluar procesos rápidos de conversión de tierras. Tal uso puede introducir sesgos o errores inesperados al evaluar los cambios de vegetación y las tendencias de crecimiento regionales y globales.
Más información: Yelu Zeng et al, La complejidad estructural sesga las medidas de verdor de la vegetación, Nature Ecology & Evolution (2023). DOI: 10.1038/s41559-023-02187-6
