Crédito:NASA
Todos los días, hasta treinta veces al día, de hecho, uno de los empleados de Mark Mason en Nature's Reward Farms en el condado de Monterey, California, le trae los resultados de una prueba de suelo para discutirlos.
Mason supervisa la fertilización y el riego de los 5000 acres de la granja a lo largo de la costa central de California, que recibe el sobrenombre de "Ensaladera de Estados Unidos" y es una de las regiones agrícolas más productivas y diversas del mundo. Esos resultados de las pruebas de suelo son entradas clave para una de sus herramientas más nuevas:CropManage, que es operada por la Extensión Cooperativa de la Universidad de California y utiliza datos de la NASA y otras fuentes para crear recomendaciones personalizadas de riego y fertilizantes. Además de las mediciones satelitales del desarrollo de cultivos, mide el clima local, las características del suelo y la eficiencia del sistema de riego.
“CropManage le devuelve una recomendación a la persona que salió y extrajo la muestra de suelo”, explicó Mason. “Obtiene los resultados, luego los discute conmigo. Sé cómo se ve 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 el historial de ese suelo. para esa época del año.”
Si comió una fruta, verdura o nuez hoy, es muy probable que provenga 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 regiones albergan miles de granjas que cultivan cientos de cultivos diferentes, produciendo anualmente más de un tercio de las verduras y dos tercios de las frutas y nueces de los Estados Unidos.
Pero el centro de California no llueve mucho. La mayor parte del agua del Valle Central proviene de arroyos y embalses que capturan el deshielo de las montañas y el agua subterránea almacenada en depósitos porosos muy por debajo de la superficie. Estas fuentes de agua enfrentan presiones cada vez mayores debido al cambio climático, el uso humano y la variabilidad natural, lo que hace que la gestión del agua sea un problema complejo y cambiante. Supervisar la cantidad de agua disponible para cultivar nuestros alimentos nunca ha sido tan vital, y los satélites de observación de la Tierra y los programas de asociación de la NASA ayudan a los agricultores, administradores de recursos hídricos y legisladores a controlar y asignar recursos hídricos cada vez más escasos en todo su estado.
La primera pregunta que hacen los investigadores de la NASA que estudian el agua dulce en la Tierra es:¿Dónde está el agua? A medida que cambia constantemente entre el vapor de agua, la lluvia y la nieve, y los depósitos por encima y por debajo del suelo, una flota de satélites de la NASA rastrea el agua. Crédito:NASA/Katy Mersmann
Observando el suministro de agua
En un año ideal, cae mucha nieve en las cadenas montañosas de California y se acumula durante el invierno y la primavera. La nieve actúa como un depósito natural, reteniendo y liberando agua gradualmente en ríos y arroyos a medida que el clima se calienta en primavera. Desde allí, un sistema de acueductos, canales y tuberías lleva el agua a las regiones 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 un año ideal. En 2021, por ejemplo, el calor extremo y la sequía han seguido azotando a Occidente. Las precipitaciones por debajo del promedio del invierno y las nevadas excepcionalmente pequeñas se evaporaron rápidamente con las altas temperaturas de la primavera o se derritieron y empaparon los suelos aún secos por un otoño e invierno secos. Como resultado, quedó poca agua para llenar los embalses y nutrir las plantas más abajo en el valle. Los suministros de agua en la región, que ya están estrictamente asignados, se han vuelto aún más escasos y algunos agricultores deben tomar decisiones difíciles sobre qué cultivos obtendrán esa agua.
Los investigadores de la NASA observan de cerca las fuentes de agua del centro de California, cómo cambian con el tiempo y por qué, y producen información que se puede usar para determinar 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 de las aguas subterráneas, la salud de los cultivos y la evapotranspiración. 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 necesitarán y a qué cantidad tendrán acceso.
Matt Rodell es el subdirector asociado de ciencias de la Tierra para hidrosfera, biosfera y geofísica en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Estudia las aguas subterráneas en todo el mundo, utilizando datos de la misión Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO) de la NASA. El agua subterránea es especialmente importante en lugares como el Valle Central y la Costa Central que no reciben mucha precipitación y enfrentan sequías frecuentes.
“El agua subterránea es muy importante porque normalmente siempre está disponible”, dijo Rodell. “Se almacena durante muchos años, décadas, siglos o milenios, es como su cuenta de ahorros. Siempre quieres tener esa agua reservada para que esté ahí para los momentos difíciles”.
California es uno de los puntos críticos globales que los investigadores de GRACE están estudiando. Es una de las muchas áreas donde el agua subterránea se agota más rápido de lo que se recarga.
“La gente se vuelve demasiado dependiente del agua subterránea”, dijo Rodell. “Idealmente, al igual que su cuenta de ahorros, querrá gastar menos de lo que invierte en ella durante un largo período. Pero en California, usan tanta agua subterránea que el nivel ha estado disminuyendo durante décadas”.
California aprobó recientemente su primera política de regulación de aguas subterráneas en todo el estado, en parte en respuesta a las preocupaciones sobre el agotamiento de las aguas subterráneas, dijo Claudia Faunt, hidróloga del Servicio Geológico de EE. UU. y jefa de programa para la sección de disponibilidad y uso de aguas subterráneas en el Centro de Ciencias del Agua de California del USGS en San Diego, California. En algunas áreas, la caída de los niveles de agua subterránea conduce al hundimiento:la superficie de la tierra se hunde a medida que se extrae el agua de los depósitos que se encuentran debajo, y estos depósitos se asientan y compactan.
“Los problemas de hundimiento afectan otras partes de la infraestructura, y los pozos se están secando en áreas donde los niveles de agua se han reducido”, dijo Faunt. Perforar más profundo cuando un pozo se seca o perforar nuevos pozos en busca de agua es costoso y puede contribuir a un agotamiento aún mayor de las aguas subterráneas.
Otras amenazas para el suministro de agua de la región, como la disminución de la capa de nieve y los cambios en los patrones de precipitación invernal, son impulsadas por el cambio climático. Además, el calentamiento del clima aumentará la evapotranspiración, lo que contribuye al déficit 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 futuros escenarios de lluvia podrían volverse cada vez más extremos. En California y otras partes del oeste de los Estados Unidos, esto probablemente parecerá una sequía que amenazará la producción de alimentos.
En temporadas en las que los recursos hídricos son escasos, las herramientas impulsadas por datos de la NASA pueden ayudar a agricultores como Mark Mason a decidir dónde asignar agua y nutrientes para riego y fertilizantes. Crédito:NASA/Mark Mason
Poner 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 demandan constantemente los consumidores estadounidenses.
Además de GRACE-FO que estudia las aguas subterráneas, misiones como SMAP (Soil Moisture Active Passive) y MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) miden la humedad del suelo y la evapotranspiración, y GPM (la misión de Medición de Precipitación Global) rastrea la lluvia y las nevadas. El programa Landsat, un caballo de batalla, un esfuerzo conjunto de la NASA y el Servicio Geológico de EE. UU., ha medido 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 programas que pongan todos estos datos a trabajar. A través de Ciencias Aplicadas de la NASA y sus programas de Seguridad Alimentaria y Agricultura, incluida NASA Harvest, los agricultores pueden acceder a información útil para tomar mejores decisiones en sus granjas.
Lee Johnson es científico investigador sénior en el Centro de Investigación Ames de la NASA y en la Universidad Estatal de California en la Bahía de Monterey (CSUMB). En asociación con Forrest Melton del programa de Ciencias Aplicadas de la NASA y Alberto Guzmán 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 de la Tierra disponibles públicamente y modelos de código abierto para mapear evapotranspiración en la escala de un cuarto de acre.
“La evapotranspiración es una parte realmente importante del ciclo hidrológico y, sin embargo, en el pasado, mucha información al respecto ha sido difícil de obtener o costosa”, dijo Johnson. “Todo el mundo sabe acerca de las precipitaciones; está en la pantalla de inicio de su teléfono. Pero la evapotranspiración es una especie de proceso inverso. Para los productores que quieren usarlo para guiar la producción de sus cultivos, esta información ha sido escasa. Y si no puede medirlo de manera confiable, es más difícil administrarlo”.
“Para la mayoría de los cultivos, la evapotranspiración representa la cantidad mínima de agua que debe reemplazarse a través del riego o la precipitación para mantener un cultivo saludable y maximizar el rendimiento de los cultivos”, dijo Melton. "La vinculación 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 para sus cultivos".
Otra herramienta de gestión del agua, GRAPEX (perfil atmosférico de detección remota de uva y experimento de evapotranspiración), también utiliza datos de Landsat, esta vez para ayudar a los propietarios de viñedos. Las imágenes Landsat térmicas y visuales brindan a los productores información sobre la evapotranspiración y la salud de las plantas de sus viñedos y les ayudan a asegurarse de que no se mojen ni se sequen demasiado.
"El objetivo de nuestro trabajo es encontrar formas de poner los datos de la NASA en manos de los agricultores y los regantes en el campo, donde puedan ayudar a mejorar la sostenibilidad de la agricultura de California", dijo Guzmán, ingeniero de software sénior en NASA Ames y CSUMB, quien Comenzó su carrera trabajando en los campos de California. "Las asociaciones con productores innovadores como Nature's Reward son la clave para garantizar que podamos tomar petabytes de datos satelitales y convertirlos en información que se pueda usar para la toma de decisiones diaria".
Mantener la comida en la mesa
Ya sea rastreando las primeras nevadas invernales que caen en la cordillera de Sierra Nevada o ayudando a un agricultor de California a asignar los escasos suministros de agua en el verano, las misiones y los programas de la NASA ayudan a los productores a continuar produciendo las frutas y verduras que nos encanta comer, al tiempo que se preparan y se adaptan a un futuro más cálido y seco.
