Onder de extreme weersinvloeden als gevolg van klimaatverandering, is droogte een groeiend probleem over de hele wereld, wat leidt tot frequente bosbranden, bedreigingen voor watervoorraden en grotere voedselonzekerheid.

Droogte wordt over de hele wereld gecontroleerd, inclusief Connecticut, met waarschuwingen die uitgaan wanneer de omstandigheden voldoende droog worden om een ​​melding te verdienen. Op dat moment is het echter vaak te laat om te reageren. Onderzoekers van UConn hebben een manier gevonden om weken of zelfs maanden voordat ze plaatsvinden droogte te voorspellen, niet door te kijken naar meteorologische gegevens, maar eerder naar planten. De studie werd deze week gepubliceerd in het tijdschrift PNAS .

De studie concentreerde zich op een soort droogte, een zogenaamde flash-droogte, die wordt gekenmerkt door een snel begin dat snel kan intensiveren en tot verwoestende resultaten kan leiden. Plotselinge droogtes duren meestal één tot twee maanden, maar duren soms langer als een conventionele droogte, legt UConn Professor of Environmental Engineering en een Fellow van de American Meteorological Society Guiling Wang uit.

De VS waren getuige van grote plotselinge droogtes in 2012 en in 2017. Wang haalt aan hoe de droogte van 2012 resulteerde in een recordstijging van de voedselprijzen in de Verenigde Staten. Bestaande monitoringtechnologie is niet in staat om deze snel opkomende droogtes te voorspellen, dus om ze beter te begrijpen, concentreerden de onderzoekers zich op de gegevens van 2012 en 2017.

"We hebben gekeken naar verdamping, temperatuur, bodemvocht, dampdruktekort en teledetectiegegevens over vegetatie om te zien hoe de droogte voortschrijdt en hoe planten reageren. Eén signaal viel echt op", zegt Wang.

Wanneer fotosynthese plaatsvindt, straalt het pigment chlorofyl een kleine hoeveelheid licht uit. Deze fluorescentie, zonne-geïnduceerde chlorofylfluorescentie (SIF) genoemd, wordt gevolgd via satelliet en dient als een nuttige proxy voor het meten van het niveau van fotosynthese dat plaatsvindt. SIF is een nauwkeurigere weerspiegeling van fotosynthese dan andere satellietsignalen zoals de Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), zegt Wang. Fotosynthetische output fluctueert met seizoenen en andere omstandigheden, en de onderzoekers merkten interessante trends in SIF op, variërend van twee weken tot twee maanden voorafgaand aan het begin van een plotselinge droogte.

"We konden een sterk signaal zien dat voorafging aan de droogte, wat wijst op een langzamer dan gebruikelijke toename van SIF op een moment dat de fotosynthese van planten naar verwachting snel zal toenemen. We verwachtten een reactie die de droogte achterbleef. In plaats daarvan zagen we het signaal weken tot maanden voordat het signaal van de droogte werd opgevangen door de U.S. Drought Monitor (USDM). Toen realiseerden we ons dat dit niet langer alleen gaat over de reactie op droogte, maar belangrijker nog, hoe we het voorspellen, "zegt Wang.

Een van de volgende stappen in het onderzoek van het team is om precies te identificeren wat er achter deze veranderingen in het SIF-traject zit.

"Het signaal kan te wijten zijn aan uitputting van vocht in de bodem, een laag vochtgehalte in de lucht, een hoge temperatuur waardoor de lucht relatief droog is, of een combinatie van deze factoren die de groeiconditie geleidelijk beïnvloeden", zegt Wang.

Wang legt uit dat voor de droogtes van 2012 en 2017 het signaal begon in de lente aan het begin van het groeiseizoen, toen droogte werd voorafgegaan door een langzamer dan gebruikelijke toename van de fotosynthese. Voor droogte in andere seizoenen kan de voorloper van de droogte in plaats daarvan een sneller dan gebruikelijke afname van de fotosynthese zijn.

Milieutechniek Ph.D. student en eerste auteur van het artikel Koushan Mohammadi zegt:"Bestaande droogtewaarschuwingssystemen vereisen hydrometeorologische gegevens van hoge kwaliteit die niet beschikbaar zijn of schaars zijn in veel regio's van de ontwikkelingslanden. Onze aanpak kan de ontwikkeling van een wereldwijd systeem voor vroegtijdige waarschuwing ondersteunen om help de voedselzekerheid van de mens te beschermen. Ik ben van plan ons onderzoek uit te breiden naar ontwikkelingsregimes waar regenafhankelijke landbouw de steunpilaar is en extreem kwetsbaar is voor plotselinge droogte."

Met enige aanlooptijd kunnen belanghebbenden proactieve maatregelen nemen om de droogte beter te doorstaan ​​en mogelijk enkele van de negatieve effecten te verzachten.

Het SIF-signaal is veelbelovend en het team is van plan om het nut ervan verder te onderzoeken - "dit zijn zeer nette resultaten, maar we moeten ze beter begrijpen om uiteindelijk robuuste modellen te ontwikkelen voor sub-seizoens- tot seizoensvoorspellingen, of het nu gaat om droogte of andere omstandigheden ." + Verder verkennen

'Flash droogtes' komen sneller op, blijkt uit wereldwijde studie