NASA:s satellitbilder och modellprognoser hjälper regelbundet jordbruks- och biståndsorganisationer att övervaka skördarnas prestanda över hela världen och förbereda sig på matbrist.

"På 1970-talet insåg USA att torkans effekter på det globala jordbruket allvarligt påverkade handels- och livsmedelsbeslut, medan markbaserad information och prognoser för torka var mycket begränsade, sa Brad Doorn, programledare för vattenresurser i Earth Science Division vid NASA:s högkvarter, Washington. "Jordobservationer från rymden ger de ihållande, global information som behövs för att upptäcka nederbörd, temperatur, markfuktighet, och vegetationsförhållanden som ger oss en mer komplett bild av förhållanden som leder till torka, liksom dess effekter. "

Ett av de områden på planeten som NASA och dess partnerbyråer har hållit ett stenkast på är södra Afrika, som har upplevt ett år av extremer. Alltför torra förhållanden utvecklades över delar av regionen runt starten av majssäsongen 2018-2019 i oktober och kvarstår fram till idag, sätter miljontals människor i riskzonen för svält. Länder som Namibia, Zimbabwe och Angola står inför några av de värsta torkorna någonsin. För att göra saken värre, två tropiska cykloner drabbade områden i Moçambique och omgivande regioner i mars och april, orsakar översvämningar och höga skördeförluster i den drabbade regionen.

Torkan är knuten till El Niño, ett vädermönster kopplat till ihållande uppvärmning i centrala och östra tropiska Stilla havet, som förväntas pågå till slutet av 2019. El Niño ger höga temperaturer och en brist på nederbörd till södra Afrika. När bristen på nederbörd kvarstår, de utvecklas till underskott i markfuktighet, som kan decimera regnmatade grödor - den mest dominerande typen i södra Afrika, där mindre än 10 % av åkermarken är bevattnad.

Var och en av stegen som leder till jordbruks torka kan ses från rymden. När torka utvecklas, NASAs datormodeller som använder satellitmätningar ger utsikter för de kommande månaderna.

Mätning av fukt

Ett team på NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, har utvecklat ett dataassimileringssystem som tar observationer från NASA:s Soil Moisture Active Passive (SMAP)-satellit och tar in dem i US Department of Agriculture's Foreign Agricultural Service (FAS) system för skördeprognoser, som används av myndigheten för att övervaka regionala torka och översvämningar och prognostisera skörden. SMAP, lanserades 2015, mäter vattenhalten i jordar och kan ge en första varning om grödans stress.

"FAS-grödeanalytikerna använder den förbättrade markfuktighetsinformationen vi tillhandahåller dem för att förutsäga torkans inverkan på grödans tillväxt och uppskatta förväntad skörd i slutet av säsongen. Skördeprognoser uppdateras månadsvis och presenteras i förhållande till förra årets skörd och förra månadens skörd. uppskattningar, " sa Iliana Mladenova, forskare på Goddard.

USDA FAS:s jordfuktighetsmodell innehåller också observationer av nederbörd och temperatur för att härleda markfuktighet. Men det finns områden i världen där regnmätare är få eller inte blir ordentligt underhållna, som södra Afrika. Direkta satellitmätningar av markfuktigheten på dessa platser kan användas för att korrigera modellen för nederbördsfel och förbättra modelluppskattningarna av markvatteninnehållet vid ytan och rotzonen - den jordregion där växter utvinner vatten.

NASA:s tillämpade vetenskapsprogram har samarbetat med FAS sedan 2005. Då, jordfuktighetsmätningarna kom från NASA:s Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR-E) satellituppdrag. Mladenova räknar med att så småningom kunna kombinera mätningarna från olika satellituppdrag till en slags "jordfuktighetsalmanacka".

Tidiga varningar för hungersnöd

NASA är också en del av en myndighetsövergripande insats som finansieras av USA:s byrå för internationell utveckling (USAID) som ger tidig varning och analys av fall av akut livsmedelsosäkerhet runt om i världen. NASA bidrar till Famine Early Warning System Network (FEWS NET), genom att köra säsongsmässiga prognosmodeller för att förutsäga utvecklingen av temperatur och nederbörd, såväl som andra hydrologiska variabler, upp till ett halvår i förväg.

"FEWS NET:s uppdrag är att informera USA vart vi kan behöva skicka hjälp, " sa Christa Peters-Lidard, hydrolog och biträdande direktör för Hydrosphere, Biosfär, och geofysik vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Om ett land är i en situation där de inte kan mildra torkan eftersom de inte har förmågan att bevattna eller tillgång till alternativa livsmedelsmarknader, det är där USA och våra partners över hela världen måste fatta beslut om huruvida de ska skicka hjälp."

NASA har varit involverad i FEWS NET sedan lanseringen, 1985. Detta långvariga samarbete har utvecklats från ett som främst fokuserar på fjärranalys av vegetationsförhållanden till ett som drar fördel av NASA:s landinformationssystem, en mjukvaruram som integrerar satellit- och markbaserade observationer med modeller.

NASA:s ansträngningar att övervaka jordbrukstorkan kommer bara att bli viktigare i framtiden, med torka som förväntas bli vanligare och intensivare när klimatet värms upp.

"Det finns mycket osäkerhet om hur framtiden ser ut för södra Afrika med avseende på nederbörd, men det finns observationsbevis för att lufttemperaturerna ökar i hela regionen, sa Amy McNally, en forskare vid Goddard och University of Maryland i College Park, Maryland. "Högre temperaturer är förknippade med större torrhet vilket betyder mer avdunstning från reservoarer och torrare jordar."