Oversvømmelser hæmmede vækstsæsonen for 2019 afgrødeland, resulterer i mere atmosfærisk CO2

Alvorlige oversvømmelser i hele Midtvesten - som udløste en forsinket vækstsæson for afgrøder i regionen - førte til en reduktion på 100 millioner tons netto kulstofoptagelse i juni og juli 2019, ifølge en ny undersøgelse.

Til reference, De massive naturbrande i Californien i 2018 frigav anslået 12,4 millioner tons kulstof i atmosfæren. Og selvom en del af dette underskud på grund af oversvømmelser blev kompenseret for senere i vækstsæsonen, de kombinerede effekter har sandsynligvis resulteret i en reduktion på 15 procent i afgrødeproduktiviteten i forhold til 2018, siger undersøgelsens forfattere.

Studiet, offentliggjort 31. marts 2020, i journalen AGU rykker frem , beskriver, hvordan kulstofoptagelsen blev målt ved hjælp af satellitdata. Forskere brugte en ny markør for fotosyntese kendt som solinduceret fluorescens til at kvantificere den reducerede kulstofoptagelse på grund af forsinkelsen i afgrødernes vækst. Uafhængige observationer af atmosfærisk CO ₂ niveauer blev derefter anvendt til at bekræfte reduktionen i kulstofoptagelse.

"Vi var i stand til at vise, at det er muligt at overvåge virkningerne af oversvømmelser på afgrødevækst på daglig basis i næsten realtid fra rummet, som er afgørende for fremtidige økologiske prognoser og afbødning, " siger Yi Yin, forsker ved Caltech og hovedforfatter af undersøgelsen.

Rekordstor nedbør gennemblødte Midtvesten i løbet af foråret og forsommeren 2019. I tre på hinanden følgende måneder (april, Kan, og juni), National Oceanic and Atmospheric Administration rapporterede, at 12-måneders nedbørsmålinger havde ramt alle tiders højder. De resulterende oversvømmelser beskadigede ikke kun huse og infrastruktur, men påvirkede også landbrugets produktivitet, at forsinke plantningen af ​​afgrøder i store dele af majsbæltet, som strækker sig fra Kansas og Nebraska i vest til Ohio i øst.

For at vurdere miljøpåvirkningen af ​​den forsinkede vækstsæson, forskere ved Caltech og JPL, som Caltech administrerer for NASA, vendt til satellitdata. Når planter omdanner kuldioxid (CO ₂ ) og sollys til ilt og energi gennem fotosyntese, en lille mængde af det sollys, de absorberer, udsendes tilbage i form af et meget svagt skær. Gløden, kendt som solinduceret fluorescens, eller SIF, er alt for dunkel til, at vi kan se dem med bare øjne, men det kan måles gennem en proces kaldet satellitspektrofotometri.

Caltech-JPL-teamet kvantificerede SIF ved hjælp af målinger fra et satellitbåret instrument fra European Space Agency (ESA) for at spore væksten af ​​afgrøder med hidtil usete detaljer. De fandt ud af, at den sæsonmæssige cyklus af 2019-afgrødevæksten blev forsinket med omkring to uger, og den maksimale sæsonbestemte fotosyntese blev reduceret med omkring 15 procent. Den hæmmede vækstsæson blev estimeret til at have ført til en reduktion i planternes kulstofoptagelse på omkring 100 millioner tons fra juni til juli 2019.

"SIF er det mest nøjagtige signal for fotosyntese, der kan observeres fra rummet, siger Christian Frankenberg, professor i miljøvidenskab og teknik ved Caltech. "Og da planter absorberer kuldioxid under fotosyntesen, vi ville se, om SIF kunne spore reduktionerne i afgrødernes kulstofoptagelse under 2019-oversvømmelserne."

At finde ud af, holdet analyserede atmosfærisk CO ₂ målinger fra NASAs Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) satellit samt fra fly fra NASAs Atmospheric Carbon and Transport America (ACT-America) projekt. "Vi fandt ud af, at de SIF-baserede estimater af reduceret optagelse er i overensstemmelse med forhøjet atmosfærisk CO ₂ når de to størrelser er forbundet med atmosfæriske transportmodeller, siger Brendan Bryne, co-korresponderende forfatter til undersøgelsen og en NASA postdoc fellow ved JPL.

"Denne undersøgelse belyser vores evne til at overvåge økosystemet og dets indvirkning på atmosfærisk CO ₂ i næsten realtid fra rummet. Disse nye værktøjer giver mulighed for global sansning af biosfærisk optagelse af kuldioxid, siger Paul Wennberg, R. Stanton Avery professor i atmosfærisk kemi og miljøvidenskab og teknik, direktør for Ronald og Maxine Linde Center for Global Environmental Science, og stiftende medlem af Orbiting Carbon Observatory-projektet.

Artiklen har titlen "Cropland-kulstofoptagelse forsinket og reduceret af 2019 Midwest-oversvømmelser."