ECOSTRESS: Vệ tinh theo dõi nhiệt độ và lượng nước sử dụng của cây trồng

Các bác sĩ tìm hiểu về sức khỏe của bệnh nhân bằng cách lấy nhiệt độ của họ. Nhiệt độ cao, hoặc sốt, có thể là dấu hiệu của bệnh. Điều tương tự cũng xảy ra với thực vật, nhưng nhiệt độ của chúng trên quy mô toàn cầu khó đo hơn nhiệt độ của từng cá nhân.

Điều đó sắp thay đổi, nhờ có một thiết bị mới của NASA sẽ sớm được lắp đặt trên Trạm vũ trụ quốc tế có tên ECOSTRESS (ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station) trên Trạm vũ trụ. ECOSTRESS sẽ đo nhiệt độ của thực vật từ không gian. Điều này sẽ cho phép các nhà nghiên cứu xác định việc sử dụng nước của cây trồng và nghiên cứu các điều kiện hạn hán ảnh hưởng đến sức khỏe của cây trồng như thế nào.

Cây lấy nước từ đất, và khi chúng được làm nóng bởi Mặt trời, nước được giải phóng qua lỗ chân lông trên lá cây thông qua một quá trình gọi là thoát hơi. Điều này làm giảm nhiệt độ của cây xuống, giống như mồ hôi ở người. Tuy nhiên, nếu không có đủ nước cho cây trồng, chúng sẽ đóng lỗ chân lông để bảo tồn nước, khiến nhiệt độ của chúng tăng lên.

Thực vật sử dụng những lỗ chân lông tương tự để hấp thụ carbon dioxide từ bầu khí quyển để quang hợp – quá trình họ sử dụng để biến carbon dioxide và nước thành đường họ sử dụng làm thức ăn. Nếu họ tiếp tục gặp phải tình trạng thiếu nước, hoặc “căng thẳng nước”, họ cuối cùng chết đói hoặc quá nóng và chết.

Dữ liệu ECOSTRESS sẽ cho thấy những thay đổi của nhiệt độ cây trồng, cung cấp thông tin chi tiết về sức khỏe và sử dụng nước của chúng trong khi vẫn còn thời gian để các nhà quản lý nước điều chỉnh sự mất cân bằng nước nông nghiệp.

Simon Hook, người dẫn đầu dự ánECOSTRESS tại Phòng thí nghiệm phản lực của NASA ở Pasadena, California cho biết: “Khi một cây trồng bị stress đến mức nó chuyển sang màu nâu, thì thường quá trễ để phục hồi”. “Nhưng đo nhiệt độ của cây trồng, cho phép bạn thấy điều đó trước khi nó xảy ra.”

Các phép đo nhiệt độ này cũng được coi là chỉ báo sớm về hạn hán tiềm năng. Khi thực vật ở một khu vực nhất định bắt đầu có dấu hiệu của sự thiếu nước qua nhiệt độ cao, hạn hán có thể đang diễn ra. Có những dữ liệu này trước cho cộng đồng nông nghiệp một cơ hội để chuẩn bị và / hoặc trả lời cho phù hợp.

Mô phỏng dữ liệu nhiệt độ bề mặt đất ECOSTRESS xung quanh Biển Salton của California (khu vực màu xanh đậm, phía trên bên trái). Khu vực mát có màu xanh và màu xanh lá cây, các khu vực ấm hơn có màu vàng và đỏ. Khu vực phía nam hồ có màu xanh lá cây chủ yếu là các cánh đồng nông nghiệp, và các khu vực xung quanh khác là sa mạc. Dữ liệu nhiệt độ bề mặt đất ECOSTRESS sẽ được sử dụng để tạo ra một sản phẩm thoát hơi có thể được sử dụng để theo dõi sự căng thẳng của cây trồng
Credits: NASA / JPL-Caltech

“ECOSTRESS sẽ cho phép chúng tôi giám sát những thay đổi nhanh chóng về stress cây trồng ở diện rộng, cho phép ước tính chính xác hơn về sản lượng sẽ bị ảnh hưởng như thế nào”, Martha Anderson, một thành viên nhóm nghiên cứu khoa học ECOSTRESS thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ ở Beltsville, Maryland cho biết. . “Ngay cả sự căng thẳng về độ ẩm ngắn hạn, nếu nó xảy ra trong giai đoạn phát triển cây trồng quan trọng, có thể ảnh hưởng đáng kể đến năng suất.”

Trong năm tới, ECOSTRESS sẽ sử dụng quỹ đạo Trái đất thấp duy nhất của trạm vũ trụ để thu thập dữ liệu qua nhiều khu vực đất tại các thời điểm khác nhau trong ngày. Thiết bị này sẽ tạo ra những hình ảnh chi tiết của các khu vực nhỏ đến 43 thước (40 x 70 mét) – về kích thước của một trang trại nhỏ – cứ 3 đến 5 ngày một lần.

Các công cụ khác trong không gian có thể thực hiện các phép đo với cùng mức chi tiết hoặc vào các thời điểm khác nhau trong ngày – nhưng không phải cả hai. Khả năng kép của ECOSTRESS làm cho nó đặc biệt quan trọng đối với các nhà khoa học cố gắng hiểu rõ hơn về hệ sinh thái tự nhiên của chúng ta và những người khác làm việc để cải thiện an ninh lương thực và quản lý tài nguyên nước.

“Vì nguồn nước trở nên quan trọng hơn đối với dân số ngày càng tăng của chúng ta, chúng ta cần phải theo dõi chính xác lượng nước mà cây trồng của chúng ta cần,” theo lời của khoa học ECOSTRESS Josh Fisher của JPL. “Chúng ta cần phải biết khi nào cây cối trở nên dễ bị hạn hán, và chúng ta cần phải biết những phần nào của hệ sinh thái dễ bị tổn thương hơn do stress nước.”

Mặc dù không phải là một phần của nhiệm vụ chính của nó, dữ liệu nhiệt độ ECOSTRESS cũng sẽ có giá trị đối với các nghiên cứu khác yêu cầu thông tin nhiệt độ, chẳng hạn như phát hiện và mô tả núi lửa, cháy rừng và sóng nhiệt.

JPL đã xây dựng và quản lý sứ mệnh ECOSTRESS cho Khoa Khoa học Trái đất của NASA trong Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học tại Trụ sở NASA ở Washington. ECOSTRESS được tài trợ bởi chương trình Pathfinder Khoa học Hệ thống Trái đất của NASA, được quản lý bởi Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA ở Hampton, Virginia.

Nguồn: GeoSpatialWorld