La NASA está monitoreando el agua para ayudar a hacer crecer nuestros comestibles

Todos los días, hasta treinta veces al día, de hecho, un miembro del personal de Mark Mason en Nature’s Reward Farms en el condado de Monterey, California, le presenta los resultados de las pruebas de suelo para su discusión.

Mason supervisa el fertilizante y el riego de la granja de 5,000 acres a lo largo de la costa central de California, conocida como «Ensaladera de Estados Unidos» y una de las regiones agrícolas más productivas y diversas del mundo. Estos resultados de las pruebas de suelo son el principal insumo de una de sus últimas herramientas: Manejo de cultivos, que es operado por la Extensión Cooperativa de la Universidad de California y utiliza datos de la NASA y otras fuentes para crear recomendaciones personalizadas para riego y fertilizantes. Además de las mediciones satelitales del desarrollo de los cultivos, mide el clima local, las propiedades del suelo y la eficiencia del sistema de riego.

«CropManage da una recomendación a la persona que salió y extrajo la muestra de suelo», explicó Mason. «Obtuvo los resultados, luego lo discutió conmigo. Sé cómo es el campo, así que tomaré las recomendaciones de CropManage y tomaré una decisión basada en lo que sé sobre el método de riego, cuándo se cosechará, el tipo de suelo, cómo se ve el cultivo y la historia de esa tierra en esa época del año «.

Si hoy come frutas, verduras o nueces, es probable que provengan de una granja como Nature’s Reward Farms en la costa central de California, o del cercano Valle Central. Cubriendo más de 20,000 millas cuadradas en el Estado Dorado, estas áreas albergan miles de granjas que cultivan cientos de cultivos diferentes y producen anualmente más de un tercio de las verduras de los Estados Unidos y dos tercios de sus frutas y nueces.

Pero el centro de California no llueve mucho. La mayor parte de la región del Valle Central Agua Provienen de arroyos y embalses que capturan el deshielo de las montañas y el agua subterránea almacenada en sedimentos porosos muy por debajo de la superficie. Estas fuentes de agua están sometidas a una presión cada vez mayor debido al cambio climático, uso humano y diversidad natural, lo que hace que la gestión del agua sea un tema complejo y en evolución. Monitorear cuánta agua está disponible para cultivar comestibles nunca ha sido más importante, y los programas de la Asociación de Observación de la Tierra y los Satélites de la NASA están ayudando a los agricultores, administradores de recursos hídricos y legisladores a monitorear y asignar recursos hídricos cada vez más escasos en todo su estado.

monitoreo del suministro de agua

En un año perfecto, caen fuertes nevadas en las cadenas montañosas de California y se acumulan durante el invierno y la primavera. La nieve actúa como un depósito natural, reteniendo agua y liberándola gradualmente en ríos y arroyos a medida que el clima primaveral se calienta. Desde allí, un sistema de canales, canales y tuberías transporta agua a las áreas más secas del estado. Muchos agricultores en las partes centrales del estado usan esta agua para regar sus cultivos y también dependen en gran medida del agua subterránea de los pozos.

Pero no todos los años son perfectos. En 2021, por ejemplo, el calor extremo y la sequía continuaron azotando Occidente. Las precipitaciones invernales inferiores a la media y las nevadas excepcionalmente escasas se evaporan rápidamente en las sofocantes temperaturas primaverales o se derriten y se sumergen en el suelo todavía seco del otoño e invierno secos. Como resultado, quedó poca agua para llenar los reservorios y alimentar las plantas en el fondo del valle. Los suministros de agua, que ya están muy bien asignados, son cada vez más escasos y algunos agricultores tienen que tomar decisiones difíciles sobre qué cultivos recibirán esa agua.

Investigadores de la NASA monitorean de cerca el centro de California Fuentes de agua, cómo cambian con el tiempo y por qué, y producen información que se puede utilizar para decidir qué hacer al respecto. Los satélites, las misiones aéreas y de campo rastrean las nevadas, las precipitaciones, los niveles de humedad del suelo, el agotamiento del agua subterránea, la salud de los cultivos y la evaporación. Al proporcionar mejor información sobre la cantidad de agua que entra y sale del sistema, estos indicadores ayudan a los agricultores a determinar cuánta agua necesitan y cuánto acceso a ella.

Matt Rudell es administrador adjunto adjunto de geociencias para la hidrosfera, la biosfera y la geofísica en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. Estudia las aguas subterráneas de todo el mundo, utilizando datos de la misión Gravity Recovery and Tracking Climate Experiment (GRACE-FO) de la NASA. El agua subterránea es especialmente importante en lugares como el Valle Central y la Costa Central que no llueve mucho y experimentan sequías frecuentes.

“El agua subterránea es muy importante porque siempre está disponible”, dijo Rudel. «Se almacena durante muchos años, décadas, siglos o miles de años; es como su propia cuenta de ahorros. Siempre quiere que el agua se reserve para que esté allí en tiempos difíciles».

California es uno de los hotspots globales estudiados por los investigadores de GRACE. Es una de las muchas áreas donde el agua subterránea se está agotando más rápidamente que se recarga.

«La gente se está volviendo demasiado dependiente del agua subterránea», dijo Rudel. «Idealmente, al igual que su cuenta de ahorros, es posible que desee gastar menos de lo que invierte durante un período prolongado. Pero en California, usan tanta agua subterránea que el nivel ha estado bajando durante décadas».

California aprobó recientemente su primera política de regulación de aguas subterráneas en todo el estado, en parte debido a preocupaciones sobre el agotamiento de las aguas subterráneas, dijo Claudia Font, hidróloga del USGS y directora de programas de la División de Disponibilidad y Uso de Aguas Subterráneas en el Centro de Ciencias del Agua del USGS en California en San Diego, California. En algunas áreas, el descenso del nivel freático provoca un hundimiento: la superficie de la Tierra se hunde a medida que se extrae el agua de los sedimentos que se encuentran debajo, y estos sedimentos se asientan y acumulan.

«Los problemas de las pendientes están afectando otras partes de la infraestructura y los pozos se están secando en áreas donde el nivel del agua ha bajado», dijo Font. Perforar más profundo cuando un pozo se seca, o perforar nuevos pozos para obtener agua, es costoso y puede contribuir a un mayor agotamiento del agua subterránea.

Otras amenazas para el suministro de agua de la región, como la reducción de la masa de nieve y los patrones cambiantes de las lluvias invernales, son impulsadas Cambio climático. Un clima cálido también aumentará la evaporación, lo que contribuye a la deficiencia de humedad del suelo y al estrés hídrico de las plantas, y puede afectar el clima local. A medida que cambian los patrones de precipitación, los escenarios futuros de precipitación pueden volverse cada vez más extremos. En California y otras partes del oeste de los Estados Unidos, esto probablemente se verá como una sequía, amenazando la producción de alimentos.

Poniendo los datos de la NASA a trabajar para los agricultores de California

Para hacer frente a las condiciones cambiantes, los agricultores de California están buscando nuevas herramientas y tecnologías que les ayuden a producir las frutas, nueces y verduras que los consumidores estadounidenses demandan constantemente.

Además de GRACE-FO que estudia las aguas subterráneas, misiones como SMAP (medidor activo de humedad del suelo) y MODIS (espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada) miden la humedad y la transpiración del suelo, y GPM (Misión de medición de precipitación global) rastrean la lluvia y la nieve. El programa Landsat, un esfuerzo conjunto entre la NASA y el Servicio Geológico de los Estados Unidos, ha estado midiendo la salud y el crecimiento de los cultivos durante casi 50 años. Además, la NASA colabora con universidades, empresas privadas, instituciones de investigación y otras agencias gubernamentales para crear herramientas y software que alimenten todos estos datos. A través de los programas de Ciencias Aplicadas y Seguridad Alimentaria y Agricultura de la NASA, incluido NASA Harvest, los agricultores pueden acceder a información utilizable para tomar mejores decisiones sobre sus granjas.

Lee Johnson es un científico investigador senior del Centro de Investigación Ames de la NASA y de la Universidad Estatal de California en Monterey Bay (CSUMB). En asociación con Forrest Melton del Programa de Ciencias Aplicadas de la NASA y Alberto Guzman y Will Carrara de NASA Ames, apoya el Sistema de Soporte de Gestión de Riego por Satélite (SIMS), una plataforma de datos en línea que utiliza datos satelitales terrestres disponibles públicamente y modelos de código abierto para mapear . La evaporación está en una escala de un cuarto de acre.

“La transpiración es una parte realmente importante del ciclo hidrológico y, sin embargo, en el pasado, era difícil obtener mucha información al respecto o era costoso”, dijo Johnson. «Todo el mundo sabe algo sobre la precipitación; está en la pantalla de inicio de su teléfono. Pero la evaporación es una especie de proceso inverso. Para los agricultores que quieren usarla para dirigir la producción de sus cultivos, esa información ha sido escasa. Y si no puede confiar en él de forma fiable para medirlo, es una gestión difícil «.

“Para la mayoría de los cultivos, la evapotranspiración representa la cantidad mínima de agua que se debe reemplazar mediante riego o precipitación para mantener un cultivo saludable y aumentar el rendimiento del cultivo”, dijo Milton. La conexión de datos satelitales de SIMS con CropManage ayuda a agricultores como Mark Mason y su equipo en Nature’s Reward a eliminar las conjeturas al estimar las necesidades de riego y fertilizantes de sus cultivos.

demás Administracion del Agua El instrumento GRAPEX (Grape Remote Sensing Atmosphere Profile y eXperiment eXperiment), también utiliza datos de Landsat, esta vez para ayudar a los propietarios de viñedos. Las imágenes térmicas y visuales de Landsat brindan a los productores información sobre la evaporación de los viñedos y la salud de las plantas y ayudan a garantizar que no se mojen o se sequen demasiado.

dijo Guzmán, ingeniero de software senior en NASA Ames y CSUMB que comenzó su carrera trabajando en campos de California. «La asociación con productores innovadores como Nature’s Reward es clave para garantizar que podamos tomar petabytes de datos satelitales y convertirlos en información que se puede utilizar para tomar decisiones cotidianas».