La NASA puede ayudar a predecir la gravedad de los incendios forestales

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Un nuevo estudio utiliza datos del instrumento ECOSTRESS a bordo de la estación espacial para comprender mejor por qué algunas partes de un incendio forestal arden más intensamente que otras.

Incluso en California, azotada por la sequía, no todas las áreas enfrentan el mismo grado de riesgo de incendios forestales. Un estudio reciente con datos de la misión ECOSTRESS de la NASA encontró relaciones entre la intensidad de un incendio forestal y el estrés hídrico en las plantas medido en los meses previos al incendio. Las correlaciones no eran solo una cuestión de plantas secas que quemaban más que las hidratadas; algunas áreas donde la vegetación tenía suficiente agua se quemó más severamente, posiblemente porque los incendios tenían más combustible para consumir.

La investigación, dirigida por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, se basa en los datos de uso del agua de las plantas recopilados por ECOSTRESS, abreviatura del ECOsystem and Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station. El instrumento mide la temperatura de las plantas a medida que se calientan cuando se quedan sin agua. Para este estudio, los investigadores se centraron en los datos recopilados durante partes de 2019 y principios de 2020 en seis áreas, tres en las montañas del sur de California y tres en Sierra Nevada, que posteriormente fueron quemadas por incendios forestales.

Otra investigación ha demostrado que la temporada de incendios forestales en todo el oeste de los Estados Unidos está comenzando a principios de año y aumentando en duración y gravedad. En California, un estado con 33 millones de acres (13 millones de hectáreas) de bosques, gran parte de ellos administrados por agencias federales, estatales y locales, los conocimientos detallados sobre la relación entre los incendios forestales y la disponibilidad de agua para la vegetación podrían ayudar a los funcionarios de manejo de incendios a identificar no solo si un área probablemente se incendiará, sino qué tan grave será el daño si lo hace.

«Estamos en una intensa megasequía, la peor en 1.200 años, y está creando las condiciones para incendios más catastróficos», dijo Christine Lee, coautora del estudio en JPL. «Los conjuntos de datos como los de ECOSTRESS serán críticos para el avance de la ciencia y pueden proporcionar información para apoyar a aquellos que están respondiendo a las crisis del cambio climático».

Comparando los datos de ECOSTRESS con imágenes satelitales separadas posteriores al incendio, los investigadores encontraron que la velocidad a la que las plantas liberan agua por «sudoración», un proceso conocido como evapotranspiración, así como la eficiencia con la que usan el agua para la fotosíntesis, pueden ayudar a predecir si los incendios forestales posteriores son más o menos intensos. Ambas medidas indican si una comunidad vegetal está recibiendo suficiente agua o está bajo estrés por la falta de ella.

«Estábamos tratando de entender qué impulsa las diferencias en por qué algunas áreas tienen quemaduras graves y otras áreas no», dijo Madeleine Pascolini-Campbell, científica de agua y ecosistemas en JPL y autora principal del artículo. «Los resultados muestran cuán crucial es el estrés hídrico para predecir qué áreas se queman más y por qué es importante monitorear la vegetación en estas regiones».

Seguimiento del estrés de la planta

Al igual que los humanos, las plantas luchan por funcionar cuando están demasiado calientes. Y de la misma manera que la sudoración ayuda a los humanos a mantenerse frescos, las plantas dependen de la evapotranspiración para regular su temperatura. La evapotranspiración combina la velocidad a la que las plantas pierden agua a medida que se evapora del suelo y por transpiración, en la que liberan agua a través de aberturas en sus hojas, llamadas estomas. Para evitar perder demasiada agua, las plantas comienzan a cerrar sus estomas si se secan demasiado.

«Como resultado, comienzan a calentarse porque ya no tienen el beneficio de ‘sudar'», dijo Lee. «Con ECOSTRESS, podemos observar estos cambios de temperatura realmente finos, que se utilizan para comprender los cambios en la evapotranspiración y la eficiencia del uso del agua».

En general, la evapotranspiración más lenta y la menor eficiencia indican que las plantas están estresadas por el agua. Los valores más altos indican que las plantas están recibiendo suficiente agua.

ECOSTRESS rastrea la evapotranspiración a través de un radiómetro térmico de alta resolución que puede medir la temperatura de parches de la superficie de la Tierra tan pequeños como 130 por 230 pies (40 por 70 metros).

Estrés alto versus bajo

En el artículo, publicado en Global Ecology and Biogeography, los investigadores encontraron que las variables relacionadas con el estrés hídrico, junto con la elevación, fueron predictores dominantes de la gravedad de las quemaduras en áreas afectadas por tres incendios forestales del sur de California en 2020: el incendio Bobcat en el Bosque Nacional Ángeles, junto con los incendios Apple y El Dorado en el Bosque Nacional San Bernardino.

Si el estrés más alto o más bajo predijo quemaduras más severas dependía del tipo primario de vegetación en un área, dijo Pascolini-Campbell. Por ejemplo, los bosques de pinos estresados tendían a arder más severamente, lo que sugiere que las condiciones más secas hacían que los árboles fueran más inflamables. Mientras tanto, en los pastizales, un menor estrés tendía a correlacionarse con más daños por quemaduras, una posible indicación de que el crecimiento robusto de la vegetación producía más combustible, lo que resultaba en incendios más intensos. Y en las regiones de Sierra Nevada quemadas por el incendio de Creek, el incendio del complejo Sequoia y el incendio del complejo norte, los resultados mostraron relaciones más débiles entre el estrés previo al incendio y la gravedad de las quemaduras. Los autores del estudio plantean la hipótesis de que las variables no capturadas en el análisis (viento u otras condiciones climáticas) fueron más influyentes en esas áreas quemadas.

Apoyo a los responsables de la toma de decisiones

El estudio se produce cuando la NASA está intensificando los esfuerzos para movilizar su tecnología, experiencia y recursos para estudiar los incendios forestales. La agencia anunció en mayo la formación de NASA Wildland FireSense, una iniciativa destinada a reunir a expertos de diferentes disciplinas, junto con tecnología avanzada y herramientas analíticas, para desarrollar enfoques que puedan informar y guiar a los tomadores de decisiones de manejo de incendios.

La importancia de herramientas como ECOSTRESS, que está programado para operar hasta septiembre de 2023, crecerá a medida que el cambio climático genere un mayor riesgo de incendios forestales en todo el oeste de los Estados Unidos, dijo Pascolini-Campbell. «Es una región de alta prioridad para usar este tipo de estudios para ver qué áreas son las más vulnerables», agregó.

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Paco Gil
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Homo Sapiens interesado por la Ciencia y la Tecnología

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