نباتات متوهجة؟
على الرغم من أن هذا قد يبدو وكأنه شيء من فيلم خيال علمي، إلا أنه في الواقع عملية طبيعية تعطي العلماء أدلة حول موجات الجفاف الوشيكة.
حالات الجفاف المفاجئة هي فقط ما تبدو عليه؛ تحدث بسرعة ودون سابق إنذار. مثال على ذلك حدث خلال صيف عام 2012 عندما شهد قسم كبير من الولايات المتحدة موجة جفاف مفاجئة هي الأكبر التي شهدتها منذ بداية الحرب العالمية الثانية. وعاء الغبار في الثلاثينيات والذي استمر لسنوات.
متعلق ب: يقوم العلماء برسم خرائط أنهار الأرض من الفضاء قبل أن يدمر تغير المناخ كوكبنا
عادة، يستغرق الأمر عدة مواسم حتى يتطور الجفاف القياسي – ومع الجفاف المفاجئ، يحدث الجفاف السريع في غضون أسابيع فقط. وبالتالي، من الصعب جدًا الاستعداد لهم. ومع ذلك، العلماء في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا قد يكون لها حل. وفي نهاية أبريل، قاموا أصدرت دراسة حول اكتشافهم طريقة للتعرف على العلامات قبل أشهر من حدوث الجفاف المفاجئ. علامات من الفضاء، وهذا هو. عليك فقط أن تبحث عن التوهج – أو عدم وجوده. يبدو أنه تحسبًا لموجة جفاف مفاجئة، يبدأ “توهج” النبات في الخفوت، ومن الممكن التقاط هذا الخفوت باستخدام مركبة فضائية تدور حول كوكبنا.
وبشكل أكثر تحديدًا، هذا التوهج غير مرئي للعين البشرية، ولكن يمكن التعرف عليه بواسطة أدوات معينة على متن الأقمار الصناعية مثل مرصد الكربون المداري 2 التابع لناسا (OCO-2). ووفقا للعلماء، فإن ظاهرة توهج النبات كانت متكررة في بيانات هذا القمر الصناعي منذ عام 2014، عندما وصل إلى الفضاء وبدأ “رؤية الضوء” عبر الغرب الأوسط للولايات المتحدة طوال موسم النمو.
عندما تمر النباتات بعملية التمثيل الضوئي، فإنها تستلقي في ضوء الشمس، وتمتص أشعة نجمنا لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى طعام. خلال هذه العملية، تتسرب بعض الفوتونات غير المستخدمة، أو جزيئات الضوء، من محتوى الكلوروفيل في النباتات، والذي يشير إلى المركبات التي تعطي النباتات لونها. وهذا ينتج توهج طفيف. يسمى هذا “التوهج”. التألق المستحث بالطاقة الشمسية (SIF). يزداد سطوع SIF عندما يستخدم النبات المزيد من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي لزيادة نموه.
بعد النظر في سنوات من بيانات التألق ومقارنتها مع حالات الجفاف المفاجئ التي حدثت في جميع أنحاء الولايات المتحدة بين شهري مايو ويوليو من عام 2015 إلى عام 2020، تمكن الباحثون من اكتشاف نمط مرتبط بالتوهج بأسابيع (وأحيانًا حتى أشهر) قبل الجفاف المفاجئ. حصل. باستخدام البيانات من رطوبة التربة السلبية النشطة (SMAP) التابعة لناسا عبر القمر الصناعي، تمكن العلماء أيضًا من ملاحظة التقلبات في كمية المياه في تربة النباتات من خلال مراقبة قوة انبعاثات الموجات الدقيقة الطبيعية المنبعثة من النباتات خلال هذه الفترة الزمنية. وفي كل عام أثناء الدراسة، من مايو إلى يوليو، كانت النباتات، في المتوسط، تزدهر في الظروف الدافئة والجافة، وبالتالي تتوهج بشكل مشرق على صور الأقمار الصناعية.
وبعد ذلك، عندما تبدأ إمدادات المياه في الانخفاض قبل حدوث الجفاف المفاجئ، سيبدأ التوهج في التلاشي. يتطابق التباين في هذا النمط غير النمطي بشكل وثيق مع مقدار فقدان رطوبة التربة قبل ستة إلى 12 أسبوعًا من الجفاف المفاجئ في أجزاء مختلفة من البلاد.
“[Plant fluorescence] “يُظهر واعدًا كمؤشر موثوق للإنذار المبكر للجفاف المفاجئ مع مهلة كافية لاتخاذ الإجراءات اللازمة،” نيكولاس بارازو، عالم الأرض في مختبر الدفع النفاث والمؤلف الرئيسي للدراسة الحديثة، قال في بيان.
على الرغم من أن هذا البحث قد لا يكون قادرًا على إيقاف حدوث حالات الجفاف المفاجئ، إلا أنه يقدم للمتنبئين تنبيهًا أكثر قليلاً حتى يتمكنوا من تقديم معلومات مهمة لأولئك الذين قد يتأثرون بموجة جفاف قادمة.
“يمكن للمزارعين ومربي الماشية الذين لديهم عمليات متقدمة استخدام المياه للري بشكل أفضل للحد من تأثيرات المحاصيل، وتجنب زراعة المحاصيل التي من المحتمل أن تفشل، أو زراعة نوع مختلف من المحاصيل لتحقيق أفضل عائد إذا كان لديهم مهلة تتراوح من أسابيع إلى أشهر، وقال جوردان غيرث، العالم في مكتب الرصد التابع لهيئة الأرصاد الجوية الوطنية في نفس البيان.
قصص ذات الصلة:
– مهمة PREFIRE التابعة لناسا جاهزة لكشف ألغاز قطبي الأرض
– ستذهب المركبة الفضائية التوأم التابعة لناسا إلى أقاصي الأرض لمكافحة تغير المناخ
– الأرض تزداد سخونة بمعدل أسرع على الرغم من تعهدات الحكومة باتخاذ إجراءات
وشمل جزء آخر من الدراسة معرفة المزيد عن كيفية تأثير الجفاف المفاجئ على انبعاثات الكربون. أثناء عملية التمثيل الضوئي، تمتص النباتات والأشجار كمية من ثاني أكسيد الكربون أكثر بكثير مما تطلقه، وهو جزء مهم من عملية التمثيل الضوئي دورة الكربون والذي يتضمن أيضًا التفاعلات بين الأرض والغلاف الجوي والمحيطات. يمكن الحصول على كميات ثاني أكسيد الكربون من بيانات القمر الصناعي OCO-2، وبعد ذلك، عندما يقوم العلماء بإدخال تلك البيانات في نماذج حاسوبية متقدمة، يمكنهم تحديد كمية الكربون التي تمتصها النباتات قبل وبعد الجفاف المفاجئ، كما يقول الفريق.
في نهاية المطاف، عندما يتعلق الأمر بامتصاص الكربون، خلص العلماء إلى أن “عملية التوازن” تحدث خلال الفترة التي تسبق فترات الجفاف المفاجئة وبعدها. كلما اشتدت الحرارة، كلما أكلت النباتات أكثر! وفي المستقبل، من المرجح أن تساعد مثل هذه الدراسات الباحثين على تعزيز تنبؤات نماذج دورة الكربون حتى نتمكن من فهم كيفية عمل النباتات بشكل أفضل ومعرفة المزيد عن كيفية تأثرها بالطقس القاسي.