Hvordan glødende planter kan hjælpe forskere med at forudsige lyntørke

Forskerne sammenlignede mange års fluorescensdata med en opgørelse over lyntørke, der ramte USA mellem maj og juli fra 2015 til 2020. De fandt en dominoeffekt:I ugerne og månederne op til en lyntørke trivedes vegetationen i begyndelsen, efterhånden som forholdene vendte om varm og tør. De blomstrende planter udsendte et usædvanligt stærkt fluorescenssignal for årstiden.

Men ved gradvist at trække ned for vandforsyningen i jorden, skabte planterne en risiko. Når ekstreme temperaturer ramte, faldt de allerede lave fugtniveauer, og der udviklede sig lyntørke inden for få dage.

Holdet korrelerede fluorescensmålingerne med fugtdata fra NASAs SMAP-satellit. Forkortelse for Soil Moisture Active Passive, SMAP sporer ændringer i jordvandet ved at måle intensiteten af ​​naturlige mikrobølgeemissioner fra Jordens overflade.

Forskerne fandt ud af, at det usædvanlige fluorescensmønster korrelerede ekstremt godt med tab af jordfugtighed i de seks til 12 uger før en lyntørke. Et konsekvent mønster opstod på tværs af forskellige landskaber, fra de tempererede skove i det østlige USA til Great Plains og vestlige buskadser.

Af denne grund viser plantefluorescens "løfte som en pålidelig tidlig advarselsindikator for lyntørke med tilstrækkelig tid til at skride til handling," sagde Nicholas Parazoo, en jordforsker ved JPL og hovedforfatter af den nylige undersøgelse.

Jordan Gerth, en videnskabsmand ved National Weather Service Office of Observations, som ikke var involveret i undersøgelsen, sagde, at han var glad for at se arbejdet med lyntørke i betragtning af vores skiftende klima. Han bemærkede, at landbruget drager fordel af forudsigelighed, når det er muligt.

Mens tidlig varsling ikke kan eliminere virkningerne af lyntørke, sagde Gerth, "Landmænd og ranchere med avancerede operationer kan bedre bruge vand til kunstvanding for at reducere afgrødepåvirkninger, undgå at plante afgrøder, der sandsynligvis vil fejle, eller plante en anden type afgrøde for at opnå det mest ideelle udbytte, hvis de har uger til måneders leveringstid."

Sporing af kulstofemissioner

Ud over at forsøge at forudsige lyntørke, ønskede forskerne at forstå, hvordan disse påvirker kulstofemissionerne.

Ved at omdanne kuldioxid til mad under fotosyntesen er planter og træer kulstof "dræn" og absorberer mere CO₂ fra atmosfæren, end de frigiver. Mange slags økosystemer, herunder landbrugsområder, spiller en rolle i kulstofkredsløbet – den konstante udveksling af kulstofatomer mellem jorden, atmosfæren og havet.

Forskerne brugte kuldioxidmålinger fra OCO-2-satellitten sammen med avancerede computermodeller til at spore kulstofoptagelse af vegetation før og efter lyntørke. Varmestressede planter optager mindre CO₂ fra atmosfæren, så forskerne forventede at finde mere frit kulstof. Det, de fandt i stedet, var en balancegang.

Varme temperaturer før starten af ​​lyntørke fristede planter til at øge deres kulstofoptagelse sammenlignet med normale forhold. Denne unormale optagelse var i gennemsnit tilstrækkelig til fuldt ud at opveje fald i kulstofoptagelse på grund af de varme forhold, der fulgte. Det overraskende fund kunne hjælpe med at forbedre forudsigelser af kulstofkredsløbsmodeller.

OCO-2-satellitten fejrer sit 10. år i kredsløb denne sommer og kortlægger naturlige og menneskeskabte kuldioxidkoncentrationer og vegetationsfluorescens ved hjælp af tre kameralignende spektrometre, der er indstillet til at detektere den unikke lyssignatur af CO₂ . De måler gassen indirekte ved at spore, hvor meget reflekteret sollys den absorberer i en given luftsøjle.

Flere oplysninger: Nicholas Parazoo et al., Forudgående betingelser mindsker kulstoftab under lyntørkehændelser, Geofysiske forskningsbreve (2024). DOI:10.1029/2024GL108310

Journaloplysninger: Geofysiske forskningsbreve

Leveret af NASA