Los tomadores de decisiones locales que buscan formas de reducir el impacto de las olas de calor en sus comunidades tienen una nueva y valiosa capacidad a su disposición: un nuevo estudio sobre la resiliencia de la vegetación.
Los científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía completaron un estudio sobre qué tan bien la vegetación sobrevivió a eventos de calor extremo en comunidades urbanas y rurales de todo el país en los últimos años. El análisis informa vías para la mitigación del clima, incluidas formas de reducir el efecto de las islas de calor urbanas.
La vegetación, como los árboles, proporciona un valioso efecto refrescante, dando sombra a las superficies y desviando la radiación solar, al tiempo que libera humedad a la atmósfera a través de la evapotranspiración, el proceso en el que las plantas absorben agua a través de sus raíces y la liberan en forma de vapor de agua a través de sus hojas.
El estudio, publicado en la revista Nexo PNAS, es la primera contabilidad a nivel nacional sobre la resiliencia de la vegetación que tiene en cuenta la influencia de la infraestructura construida por el hombre. Utilizando métodos de aprendizaje automático, los investigadores de ORNL examinaron aproximadamente dos décadas de datos satelitales y de otro tipo que cubren 85 grandes ciudades y áreas rurales circundantes. El equipo descubrió que las superficies impermeables, como carreteras y otras infraestructuras, las condiciones de humedad y el tipo de cobertura del suelo afectan la resiliencia de la vegetación. También evaluaron cómo la vegetación se ve afectada por la intensidad, la duración y el momento de las olas de calor.
Los datos proporcionan información crucial sobre cómo se pueden proteger los ecosistemas contra el cambio climático, incluidas vías para contrarrestar la influencia de las islas de calor urbanas y mejorar la gestión de las áreas de recursos naturales, dijo Jiafu Mao, científico de modelado del sistema terrestre de ORNL y líder del proyecto.
«La evidencia empírica que proporcionamos a partir de esta investigación puede ayudar a los planificadores urbanos a comprender mejor qué plantas son más vulnerables a las olas de calor y factores estresantes como la disponibilidad de agua en el entorno local, guiando las decisiones sobre la selección y ubicación de las plantas y las mejoras en el diseño urbano», dijo Mao. «El estudio sugiere que preservar y mejorar la vegetación podría contribuir significativamente a la sostenibilidad urbana, a la mejora de la calidad del aire y al bienestar de los residentes».
El trabajo amplía la investigación de ORNL sobre los impactos climáticos en los ecosistemas urbanos y rurales. En un estudio anterior, Mao y sus colegas descubrieron que, si bien todas las regiones del país pueden esperar un comienzo más temprano de la temporada de crecimiento a medida que aumentan las temperaturas, es probable que la tendencia se vuelva más variable año tras año en las regiones más cálidas. La investigación encontró una tendencia de aceleración de la brotación y floración de las plantas en las zonas rurales a medida que aumentan las temperaturas, por ejemplo, pero sugirió que la tendencia se desacelerará a medida que continúe el calentamiento.
Identificar patrones para guiar la toma de decisiones locales
El nuevo estudio de resiliencia de la vegetación descrito en Nexo PNAS reveló una tendencia general de un aumento del enverdecimiento temprano en respuesta a temperaturas más cálidas en meses tradicionalmente más fríos. Pero a medida que las temperaturas se dispararon y el calor persistió, el enverdecimiento de la vegetación a menudo disminuyó significativamente, dijo Yaoping Wang, investigador postdoctoral asociado de ORNL y primer autor del artículo. El estudio identificó una temperatura de 2 grados Celsius o más por encima del promedio histórico del verano que persiste durante cuatro meses o más como el umbral de los efectos más significativos sobre el enverdecimiento.
Los hallazgos variaron según las características del ecosistema local. Por ejemplo, se encontró que la vegetación urbana era más resistente en el oeste de Estados Unidos que en el este durante el período de análisis, principalmente debido a temperaturas de crecimiento urbano más altas y mejores prácticas de riego en el oeste, señalaron los científicos.
«Nuestro análisis es la primera cuantificación a gran escala de las diferencias urbanas y rurales en la vegetación y su resiliencia a eventos extremos en los Estados Unidos contiguos, capturando estos patrones muy amplios de cambio ambiental», dijo Wang. Las investigaciones futuras que capturen más datos de alta calidad beneficiarían tanto a los planificadores urbanos como a los modeladores de ecosistemas, añadió.
El proyecto proporciona datos valiosos sobre las complejas interacciones entre factores biológicos y ambientales en múltiples escalas a lo largo del tiempo, hasta una resolución de 1 kilómetro, dijo Mao. La información también se ha utilizado para ajustar el componente de la superficie terrestre que ORNL administra para el modelo del sistema terrestre en exaescala del DOE Energy, que simula cómo el mundo puede cambiar en escenarios climáticos futuros.
El análisis utilizó la base de datos Daymet4 de resúmenes climatológicos y meteorológicos diarios de la superficie terrestre, parte del Centro de Archivo Activo Distribuido ORNL mantenido para el proyecto del Sistema de Información y Datos de Ciencias de la Tierra de la NASA. Los científicos también aprovecharon el Índice de Vegetación Mejorado MODIS de la NASA y la Base de Datos Nacional de Cobertura Terrestre, mantenida por el Servicio Geológico de Estados Unidos. Los investigadores utilizaron el algoritmo de aprendizaje automático de bosque aleatorio y otros métodos en su análisis, así como los recursos informáticos de alto rendimiento de Oak Ridge Leadership Computing Facility, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.
