I ricercatori stanno utilizzando osservazioni satellitari e aeree per monitorare i flussi di carbonio terrestri regionali quasi in tempo reale, come illustrato nel concetto di questo artista. Le osservazioni satellitari della fluorescenza della clorofilla indotta dal sole (SIF) sono state utilizzate per tracciare la fotosintesi e stimare i corrispondenti cambiamenti nei flussi di carbonio sulla superficie terrestre. Nel frattempo, concentrazioni atmosferiche di CO2, che sono influenzati dai flussi di carbonio della superficie terrestre, può essere osservato dagli aerei e dallo spazio. In questa illustrazione, i due satelliti raffigurati da sinistra a destra sono:TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument) e OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory-2). L'aereo è l'ACT-America (Atmospheric Carbon and Transport - America). Credito:NASA/JPL-Caltech
Gravi inondazioni in tutto il Midwest, che hanno innescato una stagione di crescita ritardata per le colture nella regione, hanno portato a una riduzione di 100 milioni di tonnellate di assorbimento netto di carbonio nei mesi di giugno e luglio del 2019, secondo un nuovo studio.
Per riferimento, i massicci incendi boschivi della California del 2018 hanno rilasciato nell'atmosfera circa 12,4 milioni di tonnellate di carbonio. E sebbene parte di questo deficit dovuto alle inondazioni sia stato compensato più avanti nella stagione di crescita, è probabile che gli effetti combinati abbiano portato a una riduzione del 15% della produttività delle colture rispetto al 2018, dicono gli autori dello studio.
Lo studio, pubblicato il 31 marzo 2020, nel diario I progressi dell'AGU , descrive come l'assorbimento di carbonio è stato misurato utilizzando i dati satellitari. I ricercatori hanno utilizzato un nuovo marcatore della fotosintesi noto come fluorescenza indotta dal sole per quantificare il ridotto assorbimento di carbonio dovuto al ritardo nella crescita delle colture. Osservazioni indipendenti della CO . atmosferica 2 i livelli sono stati poi impiegati per confermare la riduzione dell'assorbimento di carbonio.
"Siamo stati in grado di dimostrare che è possibile monitorare gli impatti delle inondazioni sulla crescita delle colture su base giornaliera quasi in tempo reale dallo spazio, che è fondamentale per la previsione e la mitigazione ecologiche future, "dice Yi Yin, ricercatore presso Caltech e autore principale dello studio.
Le precipitazioni record hanno inzuppato il Midwest durante la primavera e l'inizio dell'estate del 2019. Per tre mesi consecutivi (aprile, Maggio, e giugno), la National Oceanic and Atmospheric Administration ha riferito che le misurazioni delle precipitazioni di 12 mesi hanno raggiunto i massimi storici. Le inondazioni risultanti non solo hanno danneggiato case e infrastrutture, ma hanno anche avuto un impatto sulla produttività agricola, ritardare la semina delle colture in gran parte del Corn Belt, che si estende da Kansas e Nebraska a ovest fino all'Ohio a est.
Credito:California Institute of Technology
Per valutare l'impatto ambientale della stagione di crescita ritardata, scienziati del Caltech e del JPL, che Caltech gestisce per la NASA, si è rivolto ai dati satellitari. Poiché le piante convertono l'anidride carbonica (CO 2 ) e la luce solare in ossigeno ed energia attraverso la fotosintesi, una piccola quantità della luce solare che assorbono viene emessa sotto forma di un bagliore molto debole. Il bagliore, nota come fluorescenza indotta dal sole, o SIF, è troppo debole per noi da vedere ad occhi nudi, ma può essere misurato attraverso un processo chiamato spettrofotometria satellitare.
Il team di Caltech-JPL ha quantificato il SIF utilizzando le misurazioni di uno strumento satellitare dell'Agenzia spaziale europea (ESA) per monitorare la crescita delle colture con dettagli senza precedenti. Hanno scoperto che il ciclo stagionale della crescita del raccolto del 2019 è stato ritardato di circa due settimane e la fotosintesi massima stagionale è stata ridotta di circa il 15%. Si stima che la stagione di crescita stentata abbia portato a una riduzione dell'assorbimento di carbonio da parte delle piante di circa 100 milioni di tonnellate da giugno a luglio 2019.
"SIF è di gran lunga il segnale di fotosintesi più accurato che può essere osservato dallo spazio, "dice Christian Frankenberg, professore di scienze e ingegneria ambientale al Caltech. "E poiché le piante assorbono anidride carbonica durante la fotosintesi, volevamo vedere se SIF poteva monitorare le riduzioni dell'assorbimento di carbonio delle colture durante le inondazioni del 2019".
Per scoprirlo, il team ha analizzato la CO . atmosferica 2 misurazioni dal satellite Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) della NASA e dagli aerei del progetto Atmospheric Carbon and Transport America (ACT-America) della NASA. "Abbiamo scoperto che le stime basate su SIF di assorbimento ridotto sono coerenti con un'elevata CO . atmosferica 2 quando le due grandezze sono collegate da modelli di trasporto atmosferico, "dice Brendan Bryne, co-autore dello studio e borsista postdoc della NASA al JPL.
"Questo studio illumina la nostra capacità di monitorare l'ecosistema e il suo impatto sulla CO . atmosferica 2 quasi in tempo reale dallo spazio. Questi nuovi strumenti consentono il rilevamento globale dell'assorbimento biosferico di anidride carbonica, "dice Paul Wennberg, il professore R. Stanton Avery di chimica dell'atmosfera e scienze e ingegneria ambientale, direttore del Ronald and Maxine Linde Center for Global Environmental Science, e membro fondatore del progetto Orbiting Carbon Observatory.
Il documento è intitolato "L'assorbimento del carbonio nelle colture è ritardato e ridotto dalle inondazioni del Midwest del 2019".
