Cómo los mapas satelitales ayudan a prevenir otro 'gran robo de granos'

A mediados de junio en Utah generalmente marca el final de la época más fértil del año para los cultivos. En un año típico, la nieve derretida en abril y mayo moja el suelo, lo que resulta en una explosión de flores florecientes y crecimiento de cultivos.

23 agosto 2021 |

A mediados de junio en Utah generalmente marca el final de la época más fértil del año para los cultivos. En un año típico, la nieve derretida en abril y mayo moja el suelo, lo que resulta en una explosión de flores florecientes y crecimiento de cultivos.

“Por lo general, en este momento tenemos un hermoso paisaje verde”, dijo el Dr. Jon Meyer, climatólogo investigador del Centro Climático de Utah. "Es una de mis épocas favoritas del año porque nos ponemos verdes durante seis semanas, y luego volvemos al marrón por el resto del año".

No es así este año. La sequía se ha apoderado del oeste estadounidense, y en Utah, más del 92 por ciento del estado cumple con los criterios de "sequía extrema", alimentada por lo que el Dr. Meyer describió como "una combinación mortal de calor récord y sequía récord". En una presentación reciente sobre la sequía en el suroeste, Meyer mostró una colección de indicadores desalentadores: altas temperaturas, poca lluvia, baja humedad del suelo y, finalmente, mala salud vegetativa.

Este último indicador se ha convertido en una métrica importante para los científicos climáticos y meteorólogos que intentan comprender cómo el clima y la temperatura afectan la salud de los cultivos y, como extensión, la seguridad alimentaria, los precios de los alimentos y el mercado agrícola mundial.

Seguimiento de la salud de los cultivos
Esta semana en los EE. UU., 216 millones de acres de cultivos están experimentando condiciones de sequía y 76 millones de personas se ven afectadas por la sequía, según el Sistema Nacional Integrado de Información sobre Sequías . A nivel mundial, más de mil millones de personas, casi una sexta parte de la población mundial, padecen hambre crónica y desnutrición, y la sequía es un factor importante.

Los científicos de la NASA y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) han pasado décadas desarrollando herramientas para ayudar a los funcionarios estatales y gubernamentales a planificar la sequía y la escasez de alimentos. Uno de ellos es el Índice de Salud Vegetal o VHI. Utilizando datos del instrumento VIIRS del programa JPSS , primero en el satélite conjunto NASA-NOAA Suomi-NPP y ahora en NOAA-20, el producto muestra la salud de los cultivos en todo el mundo representada en mapas codificados por colores. El verde y el azul indican un crecimiento exuberante y saludable; el rojo muestra áreas secas y escasas.

El índice de salud de la vegetación fue creado a mediados de la década de 1990 por un científico investigador de la división de meteorología y climatología de la NOAA llamado Dr. Felix Kogan. En la última década, la cantidad de personas que usan este producto ha aumentado de aproximadamente 2.400 en 2010 a aproximadamente 69.000 en 2020, dijo Kogan.

Laura Haskell, de la División de Recursos Hídricos de Utah, coordina la recomendación oficial del estado de Utah al mapa del Monitor de Sequía de EE. UU. , Que muestra el estado de la sequía en cada región de los Estados Unidos y desempeña un papel importante en la toma de decisiones que involucran reembolsos agrícolas y otros. Asistencia del gobierno. Los datos del Índice de Salud Vegetal informan esa recomendación, dijo.

Y tiene un papel más importante que desempeñar en lo que Eric Luebehusen, un meteorólogo del Departamento de Agricultura de EE. UU., Llama "inteligencia de cultivos". El USDA tiene un pequeño pero poderoso equipo de meteorólogos comprometidos en un gran esfuerzo para desarrollar estimaciones de la producción de cultivos en más de 120 regiones de cultivo, que cubren 35 países. Hacen esto para los principales cultivos en hileras, como maíz, trigo, girasoles, soja, cebada, algodón y colza, y confían en el VHI para ayudar a crear estas estimaciones de rendimiento.

Es más, la investigación que informa el VHI podría estar protegiendo el precio de sus comestibles. Saber cómo les está yendo a los cultivos en otros países informa las decisiones sobre la siembra, los precios de los alimentos y las exportaciones del mercado extranjero, dijo Mark Brusberg, meteorólogo jefe del USDA.

Por ejemplo, dijo Brusberg, quien monitorea los cultivos en Brasil, “si un área del hemisferio sur está experimentando sequía y va a haber escasez de maíz, también podría afectar los precios en los EE. UU. Y los agricultores podrían decidir plantar más maíz aquí ".

Estas estimaciones se incluyen en un informe mensual que pronostica la oferta y la demanda de los principales cultivos denominados Estimaciones de la oferta y la demanda agrícolas mundiales.

"Los balances mantenidos por el USDA que rastrean la producción y el comercio no solo ayudan al mercado a establecer los precios", dijo Brusberg, "sino que también brindan información valiosa a los productores estadounidenses para la toma de decisiones a nivel de granjas y ranchos".

El gran robo de cereales
La necesidad de información sobre cultivos se remonta a 1972. En julio de ese año, la Unión Soviética compró 15 millones de toneladas de trigo, maíz, soja y cebada de los Estados Unidos a bajos precios subsidiados. Rusia estaba experimentando una sequía severa y necesitaba cereales extranjeros. Pero la compra masiva, que tomó a Estados Unidos por sorpresa, agotó las existencias de granos del país y provocó que los precios del trigo se dispararan, lo que resultó en una crisis alimentaria interna.

Más tarde, apodado The Great Grain Robbery por los líderes del Congreso, el evento destacó la necesidad de un monitoreo agrícola global, y coincidió con un satélite que podría proporcionar precisamente eso: el Landsat 1 de la NASA.

Landsat 1 se lanzó al espacio ese mismo mes, lo que permitió la primera vista de la sequía y las condiciones de los cultivos desde el espacio. Esta convergencia de eventos llevó a la NASA a asociarse con el Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) y la NOAA para desarrollar, en 1974, el primer pronóstico de producción de cultivos por satélite: el Experimento de inventario de cultivos de gran superficie, o LACIE.

El Dr. Forrest Hall fue científico de proyectos para LACIE en el Centro Espacial Johnson de la NASA y uno de los creadores de LACIE.

En los primeros días de Landsat 1, el equipo de Hall imprimía mapas satelitales del mundo en escala de grises, los pegaba como un mosaico en la pared de la sala de conferencias y los estudiaba, dibujando cuadrados para localizar campos. Entrenaron algoritmos para distinguir entre las firmas radiométricas de cultivos individuales en los datos satelitales. Luego validaron los mapas ellos mismos, recorriendo campos de maíz, trigo y soja en Ohio e Indiana para ver si los cultivos realmente estaban creciendo como indicaban los modelos.

Un par de años después, comenzó el programa LACIE, un esfuerzo por proporcionar estimaciones globales de los rendimientos de los cultivos. Este fue considerado un proyecto de alta prioridad por el gobierno de los EE. UU. Y los datos son altamente sensibles. Cuando sobreestimaron o subestimaron, apareció en los mercados.

“En un momento informamos al presidente Ford sobre la cosecha de trigo de Rusia”, dijo Hall.

Fue un momento emocionante, agregó Hall, y mucho trabajo. "Pasamos muchas horas lejos de nuestras familias".

El Dr. Kogan también estaba bien preparado para la tarea de monitorear la vegetación desde el espacio. Había estado haciendo predicciones de cultivos en la Unión Soviética, utilizando modelos de precipitación y temperatura. De hecho, predijo correctamente en 1972 que el rendimiento de grano estaría muy por debajo de la cantidad necesaria para satisfacer las necesidades de consumo. Se mudó a los Estados Unidos porque quería hacer un trabajo similar, pero a nivel mundial, e incorporar datos de satélites.

A medida que pasaron los años y se lanzaron más satélites, la capacidad de realizar este tipo de monitoreo agrícola se volvió cada vez más importante y los productos de salud de la vegetación cada vez más avanzados.

Observación de los cultivos a medida que crecen
Al igual que otros mapas de vegetación, el Índice de salud de la vegetación de Kogan utiliza una fórmula llamada Índice de vegetación de diferencia normalizada, o NDVI. El NDVI se calcula midiendo la luz visible e infrarroja cercana que rebota en la vegetación. La clorofila de una planta absorbe la luz visible pero refleja la luz del infrarrojo cercano. Si la radiación reflejada es mayor en las longitudes de onda del infrarrojo cercano que en la visible, es probable que la vegetación en ese píxel en particular sea más verde y exuberante.

Pero el VHI es único porque combina NDVI con temperatura. La temperatura brinda información sobre el calor extremo o las heladas que podrían dañar los cultivos. Debido a esto, el VHI y otros índices basados ​​en satélites también permiten a los científicos monitorear las diferentes etapas de los cultivos a medida que crecen, lo que hace que las predicciones de rendimiento de los cultivos resultantes sean más precisas.

Los cultivos necesitan ciertas temperaturas ambientales para crecer. El trigo de primavera, por ejemplo, necesita una temperatura promedio diaria de al menos 41 grados Fahrenheit para crecer, el maíz necesita al menos 50 grados Fahrenheit y el algodón no crecerá hasta que el promedio diario esté más cerca de 60 grados.

En 2017, Luebehusen descubrió que podía aplicar la fórmula VHI a la etapa de cultivo para un área en particular para modelar el rendimiento: maíz en la etapa de sedación en Ucrania, por ejemplo. Fue un cambio de juego, dijo.

Siempre que sepa cuándo se colocó el cultivo en el suelo, aproximadamente, ahora puede estimar con un buen grado de precisión cuándo el cultivo entra en las etapas clave de desarrollo donde el clima es más importante”, dijo Luebehusen.

Desde los primeros días del programa LACIE, estas estimaciones de rendimiento global surgieron de una importante asociación interinstitucional entre la NASA, la NOAA y el USDA. Esta asociación continúa con el producto VHI, ya que la NOAA y la NASA trabajan juntas para lanzar y construir el próximo satélite que llevará el instrumento VIIRS, JPSS-2 , que está programado para lanzarse en 2022.

"Si no tuviéramos los datos de VHI, seríamos reprimidos", dijo Luebehusen. "Se ha convertido en una parte integral de nuestras operaciones".