Растения сигнализируют о засухе раньше, чем дожди

В 2012 году ученые наблюдали ранний признак засухи в данных со спутников NASA и NOAA — стресс растений — еще до того, как нехватка дождя и рекордная жара стали очевидны.

Здоровой растительности требуется определенное количество воды из почвы ежедневно. Когда влажность почвы падает ниже адекватного уровня, растения испытывают стресс. Специалисты Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (USDA-ARS) разработали метод использования спутниковых данных для картирования этого стресса. Карты могут помочь в прогнозировании засухи и полезны для оценки урожайности или решений о компенсации потерь урожая.

Раннее предупреждение "внезапной" засухи

Засуха 2012 года была самой сильной и масштабной как минимум за 25 лет. К августу 60% ферм находились в зоне засухи. Это был пример "внезапной" засухи (flash drought), которая развивается быстро и неожиданно.

На картах стресса растений ядра засухи начали появляться около 5 мая — раньше, чем признаки засухи проявились в других индикаторах, например, в измерениях осадков. Сигналы стресса растений могут появляться на спутниковых картах температуры растительности еще до того, как посевы начнут увядать.

Как измеряется стресс растений

Для создания карт используются данные спектрорадиометра MODIS на спутниках NASA Terra и Aqua. Ученые измеряют доступность влаги для растений. Растения охлаждаются, испаряя воду, извлеченную корнями из почвы. Когда доступ к воде ограничен, растения сокращают испарение с поверхности листьев. В результате листья нагреваются, что фиксируется тепловыми датчиками на геостационарных спутниках NOAA. Более горячие растения указывают на ограниченное количество воды в почве.

Определение "нормы" и отклонения от нее

Ученые определяют "нормальные" условия, рассчитывая средний стресс растений за периоды 1-3 месяца с начала сбора данных MODIS в 2000 году. Сравнение текущей карты с этой долгосрочной "нормальной" картой показывает величину отклонения текущих условий от нормы.

Этот инструмент не является прогнозом засухи, а показывает, что происходит прямо сейчас. Он может дополнить существующие методы мониторинга засухи, особенно в регионах с редкой сетью дождемеров и радаров, вплоть до масштаба отдельных полей.