發(fā)光植物如何幫助科學(xué)家預(yù)測突發(fā)干旱

植物生產(chǎn)力的異常提高可能預(yù)示著土壤水分的嚴重流失，美國宇航局的衛(wèi)星正在追蹤這一線索。

2012 年夏天，美國大部分地區(qū)遭遇了干旱，而且在沒有任何預(yù)警的情況下迅速蔓延，這是自 20 世紀 30 年代長達數(shù)年的沙塵暴以來該國所經(jīng)歷的最嚴重的干旱之一。極端高溫烘烤了土壤和植物中的水分，引發(fā)了“突發(fā)干旱”，導(dǎo)致大面積農(nóng)作物歉收，經(jīng)濟損失超過 300 億美元。

雖然典型的干旱可能會隨著季節(jié)的變化而發(fā)展，但突發(fā)干旱的特點是快速干燥。它們可以在幾周內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位，并且很難預(yù)測。在最近發(fā)表在《地球物理研究快報》上的一項研究中，由美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組能夠在干旱發(fā)生前三個月檢測到突發(fā)干旱的跡象。將來，此類提前通知可能有助于緩解影響。

團隊是如何做到的?跟隨光芒。

從太空看到的信號

在光合作用過程中，當(dāng)植物吸收陽光將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為食物時，其葉綠素會“泄漏”一些未使用的光子。這種微弱的輝光稱為太陽誘導(dǎo)熒光 (SIF)。熒光越強，植物從大氣中吸收的二氧化碳就越多，為其生長提供動力。

雖然肉眼看不見這種輝光，但它可以被 NASA 軌道碳觀測站 2 (OCO-2) 等衛(wèi)星上的儀器檢測到。 OCO-2 于 2014 年啟動，觀察到美國中西部在生長季節(jié)出現(xiàn)紅光。

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