For forhåndsadvarsel om tørke, se planterne

Blandt de ekstreme vejrpåvirkninger som følge af klimaændringer er tørke et voksende problem over hele kloden, hvilket fører til hyppige naturbrande, trusler mod vandressourcer og større fødevareusikkerhed.

Tørke overvåges over hele verden – inklusive Connecticut – med advarsler, der går ud, når forholdene bliver tilstrækkeligt tørre til at fortjene en anmeldelse. Men på det tidspunkt er det ofte for sent at svare. Forskere fra UConn har fundet en måde at forudsige tørkeforhold uger eller endda måneder før de sker, ikke ved at se på meteorologiske data, men snarere på planter. Undersøgelsen blev offentliggjort i denne uge i tidsskriftet PNAS .

Undersøgelsen fokuserede på en type tørke, kaldet en lyntørke, som er karakteriseret ved en hurtig indtræden, der hurtigt kan intensivere og føre til ødelæggende resultater. Typisk varer lyntørke en til to måneder, men fortsætter nogle gange som en konventionel tørke i længere varighed, forklarer UConn professor i miljøteknik og en stipendiat fra American Meteorological Society Guiling Wang.

USA var vidne til store lyntørke i 2012 og i 2017. Wang citerer, hvordan tørken i 2012 resulterede i en rekordstigning i fødevarepriserne i USA. Eksisterende overvågningsteknologi er ikke i stand til at forudsige disse hurtigt ankommende tørker, så for bedre at forstå dem fokuserede forskerne på dataene fra 2012 og 2017.

"Vi kiggede på evapotranspiration, temperatur, jordfugtighed, damptryksunderskud og fjernmålingsdata om vegetation for at se, hvordan tørken skrider frem, og hvordan planter reagerer. Et signal skilte sig virkelig ud," siger Wang.

Når fotosyntesen opstår, udsender pigmentet klorofyl en lille mængde lys. Denne fluorescens, kaldet solinduceret klorofylfluorescens (SIF), overvåges via satellit og tjener som en nyttig proxy til at måle niveauet af fotosyntese, der sker. SIF er en mere nøjagtig afspejling af fotosyntese end andre satellitsignaler såsom Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), siger Wang. Fotosyntetisk output svinger med årstider og andre forhold, og forskerne bemærkede interessante tendenser i SIF, der spænder fra to uger til to måneder før begyndelsen af ​​en lyntørke.

"Vi kunne se et stærkt signal, der gik forud for tørken, hvilket indikerede en langsommere end sædvanlig stigning af SIF på et tidspunkt, hvor plantefotosyntesen forventes at stige hurtigt. Vi forventede at se en reaktion, der haltede med tørken. I stedet så vi signalet uger til måneder før tørkesignalet blev fanget af U.S. Drought Monitor (USDM). Så indså vi, at dette ikke længere kun handler om reaktionen på tørken, men endnu vigtigere, hvordan vi forudsiger det," siger Wang.

Et af de næste trin i teamets forskning er at identificere præcis, hvad der ligger bag disse ændringer i SIF-banen.

"Signalet kan skyldes udtømning af fugt i jorden, lav fugtighed i luften, høj temperatur, der gør luften relativt tør, eller enhver kombination af disse faktorer, der gradvist påvirker vækstbetingelserne," siger Wang.

Wang forklarer for tørken 2012 og 2017, at signalet startede i foråret i begyndelsen af ​​vækstsæsonen, da tørken blev forudgået af en langsommere end normalt stigning i fotosyntesen. For tørke i andre årstider kan tørkeforløberen være et hurtigere end normalt fald i fotosyntesen i stedet.

Miljøingeniør Ph.D. studerende og førsteforfatter af papiret Koushan Mohammadi siger:"Eksisterende tørkevarslingssystemer kræver hydrometeorologiske data af høj kvalitet, som ikke er tilgængelige eller er sparsomme i mange regioner i udviklingslandene. Vores tilgang kan understøtte udviklingen af ​​et globalt tidligt varslingssystem til hjælpe med at beskytte menneskers fødevaresikkerhed. Jeg planlægger at udvide vores undersøgelse til at udvikle regimer, hvor regnfodret landbrug er grundpillen og ekstremt sårbar over for lyntørke."

Med en vis gennemløbstid kan interessenter muligvis implementere proaktive foranstaltninger for bedre at klare tørken og potentielt afbøde nogle af de negative virkninger.

SIF-signalet er lovende, og holdet planlægger at undersøge dets nytte yderligere - "dette er meget pæne resultater, men vi er nødt til at forstå dem bedre for i sidste ende at udvikle robuste modeller for forudsigelser under sæson til sæsonbestemte, uanset om det er for tørke eller andre forhold ." + Udforsk yderligere

'Flash-tørke' kommer hurtigere, viser en global undersøgelse