Satélite muestra alta productividad Maicera de Estados Unidos

La magnitud de la fluorescencia retratada en esta visualización incitó a investigadores a echar un vistazo a la productividad de la maicera de Estados Unidos. El resplandor representa fluorescencia medida de plantas de la tierra a principios de julio, durante un período comprendido entre 2007 y 2011. Crédito de la imagen: NASA Goddard Space Flight Center

 

Datos de los sensores satelitales muestran que durante la temporada de cultivo del hemisferio norte, la región del medio oeste de Estados Unidos cuenta con actividad fotosintética más que cualquier otro lugar del planeta, según científicos de la NASA y la Universidad.

 

Plantas sanas convierten la luz en energía a través de la fotosíntesis, pero la clorofila también emite una fracción de luz absorbida como una luz fluorescente que es invisible al ojo desnudo. La magnitud de la incandescencia es un excelente indicador de la cantidad de fotosíntesis o productividad bruta, de plantas en una región determinada.

 

En 2013, dirigida por Joanna Joiner del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, la investigación demostró que la fluorescencia de las plantas podría resultar fastidiada de los datos existentes de satélites que fueron diseñados y construidos para otros fines. La nueva investigación, dirigida por Luis Guanter de la Freie Universität Berlin, utilizó los datos por primera vez para estimar la fotosíntesis de la agricultura. Los resultados fueron publicados el 25 de marzo en los Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

 

Según coautor Christian Frankenberg del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, "el documento muestra que la fluorescencia es un proxy para la productividad agrícola mucho mejor que cualquier otra cosa que hemos tenido antes. Esto puede ir de una manera larga en cuanto a monitoreo--y tal vez incluso predecir--los rendimientos de cultivos regionales".

 

Guanter, Joiner y Frankenberg lanzaron su colaboración en un taller de 2012, organizado por el Instituto Keck para estudios espaciales en el California Institute of Technology (Caltech) en Pasadena, a explorar las mediciones de fotosíntesis desde el espacio. El equipo notó que sobre una base anual, los trópicos son los más activos en la fotosíntesis. Pero en el hemisferio norte la temporada de cultivo, el cinturón de maíz de Estados Unidos "realmente se destaca," dijo Frankenberg. "Las áreas del mundo no son tan productivas como esta área".

 

Los investigadores se dispusieron a describir el fenómeno observado cuidadosamente interpretando los datos del Global Ozone Monitoring experimento 2 (GOME-2) en Metop-A, un satélite meteorológico europeo. Datos mostrados la fluorescencia de los picos del cinturón maicero de Estados Unidos en julio al nivel 40% mayor que los observados en el Amazonas.

 

Comparación con las mediciones terrestres desde las torres de flujo de carbono y las estadísticas de rendimiento confirmó los resultados.

 

"El partido entre medidas terrestres y por satélite fue una agradable sorpresa," dijo Joiner, coautor en el papel.

 

Las mediciones terrestres tienen una resolución de aproximadamente 0,4 millas cuadradas (1 kilómetro cuadrado), mientras que las mediciones por satélite actualmente tienen una resolución de más de 1.158 millas cuadradas (3.000 kilómetros cuadrados). El estudio confirma que incluso con una resolución gruesa, el método de satélite podría estimar la actividad fotosintética que ocurren dentro de las plantas a nivel molecular para las áreas con vegetación relativamente homogéneo como el cinturón de maíz.

 

Siguen existiendo dificultades en la estimación de la productividad de las zonas agrícolas fragmentadas no adecuadamente muestreados por instrumentos actuales transmitidas por el espacio. Es donde podrían ayudar misiones con mejor resolución, tales como la NASA en órbita carbono Observatorio-2 (OCO-2)--una misión prevista para su lanzamiento en julio de 2014 que también se encargará de medir fluorescencia inducida por la luz solar.

 

La investigación también podría ayudar a los científicos a mejorar los modelos de computadora que simulan el ciclo del carbono de la Tierra, como Guanter encontró una fuerte subestimación de la fotosíntesis del cultivo en modelos. El análisis reveló que los modelos del ciclo de carbono--que los científicos usan para entender cómo ciclos de carbono a través del océano, la tierra y atmósfera con el tiempo--subestimar la productividad de los Estados Unidos Maicera por 40 a 60 por ciento.

 

A diferencia de la mayoría de la vegetación, cultivos alimenticios son administrados para maximizar la productividad. Generalmente tienen acceso a abundantes nutrientes y se riegan. El cinturón de maíz de Estados Unidos, por ejemplo, recibe agua desde el río Mississippi. Contabilidad para la irrigación de la región es actualmente un desafío para los modelos, que es una de las razones por qué subestiman la productividad agrícola.

 

"Si no tomamos en cuenta el riego y otras influencias humanas en las zonas agrícolas, no vamos a estimar correctamente la cantidad de carbono tomado por la vegetación, especialmente de maíz," dijo Joiner. "Las plantas de maíz son muy productivas en cuanto a asimilar dióxido de carbono de la atmósfera. Debe explicarse para avanzar en tratar de predecir cuánto del bióxido de carbono atmosférico se tomará por cultivos en un clima cambiante."

 

Según Frankenberg, las técnicas basadas en sensores remotos ahora disponibles podrían ser una poderosa herramienta de monitoreo para la seguridad alimentaria, especialmente datos de OCO-2 en combinación con los datos de otros satélites próximos como de la NASA del suelo humedad activo pasivo (SMAP), prevista para el lanzamiento a finales de este año.

 

La NASA vigila los signos vitales de la Tierra desde tierra, aire y espacio con una flota de satélites y las campañas de observación aérea y terrestre ambicioso. La NASA desarrolla nuevas formas de observar y estudiar sistemas interconectados de naturales de la tierra, con registros de datos a largo plazo y herramientas de análisis de computadora para ver mejor cómo está cambiando nuestro planeta. La Agencia comparte este conocimiento único con la comunidad global y trabaja con instituciones en los Estados Unidos y alrededor del mundo que contribuyen a la comprensión y la protección de nuestro planeta.

 

Caltech gestiona el Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

 

Kathryn Hansen
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
301-286-1046
kathryn.h.hansen@nasa.gov

Alan Buis NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-0474
alan.buis@jpl.nasa.gov

Carsten Wette
Freie Universität Berlin
030-838-73189
carsten.wette@fu-berlin.de

"Courtesy NASA/JPL-Caltech."