Le immagini satellitari e le previsioni dei modelli della NASA aiutano regolarmente le agenzie agricole e umanitarie a monitorare le prestazioni delle colture in tutto il mondo e a prepararsi alla carenza di cibo.

"Negli anni '70 gli Stati Uniti si sono resi conto che gli impatti della siccità sull'agricoltura globale stavano influenzando gravemente le decisioni sul commercio e sugli aiuti alimentari, mentre le informazioni a terra e le previsioni sulla siccità erano molto limitate, "ha detto Brad Doorn, responsabile del programma delle risorse idriche nella Divisione di Scienze della Terra presso la sede della NASA, Washington. "Le osservazioni della Terra dallo spazio forniscono il persistente, informazioni globali necessarie per rilevare le precipitazioni, temperatura, umidità del suolo, e condizioni della vegetazione che ci danno un quadro più completo delle condizioni che portano alla siccità, così come i suoi effetti”.

Una delle aree del pianeta che la NASA e le sue agenzie partner hanno tenuto d'occhio è l'Africa meridionale, che ha vissuto un anno di estremi. Le condizioni eccessivamente secche si sono sviluppate in alcune parti della regione intorno all'inizio della stagione del raccolto del mais 2018-2019 in ottobre e persistono fino ad oggi, mettendo milioni di persone a rischio di carestia. Paesi come la Namibia, Lo Zimbabwe e l'Angola stanno affrontando alcune delle peggiori siccità mai registrate. A peggiorare le cose, due cicloni tropicali hanno colpito aree del Mozambico e delle regioni circostanti a marzo e aprile, causando inondazioni e alti livelli di perdita di raccolto nella regione colpita.

La siccità è legata a El Niño, un modello climatico legato al riscaldamento persistente nel Pacifico tropicale centrale e orientale, che dovrebbe durare fino alla fine del 2019. El Niño porta temperature elevate e scarse precipitazioni nell'Africa meridionale. Quando la scarsità di precipitazioni persiste, evolvono in deficit di umidità del suolo, che può decimare le colture pluviali, il tipo più predominante nell'Africa meridionale, dove viene irrigato meno del 10% della superficie coltivabile.

Ciascuno dei gradini che portano alla siccità agricola può essere visto dallo spazio. Man mano che si sviluppano condizioni di siccità, I modelli di computer della NASA che utilizzano misurazioni satellitari forniscono una prospettiva per i prossimi mesi.

Misurazione dell'umidità

Un team del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, ha sviluppato un sistema di assimilazione dei dati che prende le osservazioni dal satellite Soil Moisture Active Passive (SMAP) della NASA e le inserisce nel sistema di previsione delle colture del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (FAS) che viene utilizzato dall'agenzia per monitorare la siccità e le inondazioni regionali e prevedere la resa delle colture. SMAP, lanciato nel 2015, misura il contenuto idrico dei suoli e può dare un primo avvertimento sullo stress delle colture.

"Gli analisti delle colture FAS utilizzano le informazioni migliorate sull'umidità del suolo che forniamo loro per prevedere l'impatto della siccità sulla crescita delle colture e stimare la resa prevista di fine stagione. Le previsioni sulla resa delle colture vengono aggiornate mensilmente e sono presentate in relazione alla resa dell'anno scorso e al mese scorso stime, " disse Iliana Mladenova, un ricercatore presso Goddard.

Il modello di umidità del suolo dell'USDA FAS incorpora anche le osservazioni delle precipitazioni e della temperatura per ricavare l'umidità del suolo. Ma ci sono aree del mondo in cui i pluviometri sono scarsi o non vengono adeguatamente mantenuti, come l'Africa meridionale. Le misurazioni satellitari dirette dell'umidità del suolo in questi luoghi possono essere utilizzate per correggere il modello per gli errori di precipitazione e migliorare le stime del modello del contenuto idrico del suolo in superficie e nella zona delle radici, la regione del suolo da cui le piante estraggono l'acqua.

Il programma di scienze applicate della NASA collabora con FAS dal 2005. All'epoca, le misurazioni dell'umidità del suolo provengono dalla missione satellitare Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR-E) della NASA. Mladenova prevede di essere finalmente in grado di combinare le misurazioni di diverse missioni satellitari in una sorta di "almanacco dell'umidità del suolo".

Avvertimenti tempestivi sulla carestia

La NASA fa anche parte di uno sforzo interagenziale finanziato dall'Agenzia degli Stati Uniti per lo sviluppo internazionale (USAID) che fornisce allerta precoce e analisi sui casi di insicurezza alimentare acuta in tutto il mondo. La NASA contribuisce al Famine Early Warning System Network (FEWS NET), eseguendo modelli di previsione stagionale per prevedere l'evoluzione della temperatura e delle precipitazioni, così come altre variabili idrologiche, fino a mezzo anno in anticipo.

"La missione di FEWS NET è informare gli Stati Uniti dove potremmo aver bisogno di inviare aiuti, " ha affermato Christa Peters-Lidard, idrologa e vicedirettore di Hydrosphere, Biosfera, e geofisica presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Se un paese si trova in una situazione in cui non è in grado di mitigare la siccità perché non ha la capacità di irrigare o di accedere a mercati alimentari alternativi, è lì che gli Stati Uniti e i nostri partner in tutto il mondo devono prendere decisioni sull'invio o meno di aiuti".

La NASA è stata coinvolta in FEWS NET sin dal suo lancio, nel 1985. Questa collaborazione di lunga data si è evoluta da una incentrata principalmente sul telerilevamento delle condizioni della vegetazione a una che sfrutta il Land Information System della NASA, un framework software che integra le osservazioni satellitari e terrestri con i modelli.

Gli sforzi della NASA per monitorare la siccità agricola diventeranno solo più importanti in futuro, con siccità che dovrebbero diventare più frequenti e intense con il riscaldamento del clima.

"C'è molta incertezza su ciò che riserva il futuro all'Africa meridionale per quanto riguarda le precipitazioni, ma ci sono prove osservative che le temperature dell'aria stanno aumentando in tutta la regione, " ha detto Amy McNally, un ricercatore presso Goddard e l'Università del Maryland a College Park, Maryland. "Le temperature più elevate sono associate a una maggiore aridità, il che significa una maggiore evaporazione dai bacini idrici e dai terreni più asciutti".