一项新的研究显示，美国中西部的严重洪灾导致该地区农作物生长季节推迟，导致该地区在2019年6月和7月期间净碳吸收减少了1亿吨。
作为参考，2018年加州的大规模野火向大气中释放了约1240万吨的碳。研究报告的作者说，尽管洪水造成的部分损失在种植季节后期得到了补偿，但综合影响可能导致2018年作物产量下降15%。
这项研究发表在2020年3月31日的《AGU Advances》杂志上，描述了如何利用卫星数据测量碳吸收。研究人员使用了一种被称为太阳诱导荧光的新型光合作用标记来量化由于作物生长延迟而导致的碳吸收减少;增长。然后利用对大气二氧化碳水平的独立观察来确认碳吸收的减少。
"We能够显示# x27;进行实质性的年代可以监控每天洪水对作物生长的影响接近实时的空间,这是未来的关键生态预报和减灾、"易殷说,加州理工学院研究科学家、该研究的第一作者。
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在2019年的春天和初夏，中西部地区遭遇了创纪录的降雨。连续三个月(4月、5月和6月)，国家海洋和大气管理局报告说，12个月的降水量测量值达到了历史最高水平。由此引发的洪水不仅破坏了房屋和基础设施，还影响了农业生产率，延误了从西部的堪萨斯州和内布拉斯加州到东部的俄亥俄州的玉米带大片地区的农作物种植。
为了评估推迟的生长期对环境的影响，加州理工学院和加州理工学院为NASA管理的喷气推进实验室的科学家们求助于卫星数据。当植物通过光合作用将二氧化碳(CO2)和阳光转化为氧气和能量时，它们吸收的少量阳光会以非常微弱的辉光的形式释放出来。这种被称为太阳诱导荧光(SIF)的光太暗了，我们肉眼无法看到，但可以通过一种叫做卫星分光光度法的方法来测量。
加州理工-喷气推进实验室小组利用欧洲航天局(ESA)星载仪器的测量数据对SIF进行了量化，以前所未有的细节来跟踪作物的生长。他们发现，2019年作物生长的季节性周期推迟了大约两周，最大的季节性光合作用减少了约15%。据估计，从2019年6月到7月，受生长季节影响，植物吸收的碳量减少了约1亿吨。
加州理工学院环境科学与工程教授Christian Frankenberg说，"SIF是迄今为止在太空中观测到的最准确的光合作用信号。由于植物在光合作用中吸收二氧化碳，我们想看看SIF是否能跟踪2019年洪水期间作物碳吸收的减少
在这个可视化工具中移动滑块，查看太阳诱导荧光(SIF)水平在2018年生长期的变化。
为了找到答案，研究小组分析了美国航空航天局轨道碳观测2号(OCO-2)卫星和美国航空航天局大气碳和运输美国(ACT-America)项目飞机的大气二氧化碳测量数据。"研究的共同通讯作者、美国宇航局喷气推进实验室的博士后布伦丹·布莱恩说:“我们发现，当两个量通过大气输送模型联系起来时，基于sif的减少吸收的估计与升高的大气二氧化碳是一致的。”
这项研究阐明了我们从太空中实时监测生态系统及其对大气中二氧化碳的影响的能力。"是R. Stanton Avery大气化学和环境科学与工程教授、Ronald and Maxine Linde全球环境科学中心主任、轨道碳观测站项目的创始成员Paul Wennberg说，这些新工具允许全球感知生物圈对二氧化碳的吸收。温伯格还是加州理工学院雷斯尼克可持续发展研究所气候科学研究项目的首席研究员。
该报告题为《"农田碳吸收延迟和减少到2019年中西部洪灾》。加州理工学院"的合著者包括环境科学与工程客座副教授刘俊杰;菲利普·科勒，研究科学家;何立贤(MS '18)，瑞斯尼克可持续发展研究所研究员;Rupesh Jeyaram，本科生;文森特·汉弗瑞，博士后学者。其他合著者包括加州大学戴维斯分校的特洛伊·马格尼;宾夕法尼亚州立大学的Kenneth J. Davis、Tobias Gerken和Sha Feng;还有NASA的乔舒亚·迪甘吉。这项研究是由NASA资助的。
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