Mientras los científicos de todo el mundo están confinados en sus hogares durante la pandemia de COVID-19, los satélites de observación de la Tierra continúan en órbita y envían imágenes que revelan las conexiones entre la pandemia y el medio ambiente. “Los satélites recopilan datos todo el tiempo y no nos obligan a salir a ningún lado”, dijo Hannah Kerner, profesora asistente de investigación de la Universidad de Maryland en College Park.

Kerner se encuentra entre los ocho investigadores a los que recientemente se les otorgó una subvención para un proyecto de respuesta rápida , que apoya a los investigadores mientras exploran cómo las medidas de bloqueo de COVID-19 están afectando el medio ambiente y cómo el medio ambiente puede afectar la forma en que se propaga el virus.

El grupo más reciente de proyectos incluye seis que buscan imágenes de satélite para ayudar a revelar cómo las medidas de cierre de COVID-19 están afectando la seguridad alimentaria, la ecología del fuego, el calor de la superficie urbana, las nubes y el calentamiento, la contaminación y las precipitaciones del aire y la calidad del agua y los ecosistemas acuáticos. Dos proyectos están explorando cómo el medio ambiente podría afectar la forma en que se propaga el virus al monitorear el polvo y el clima.

La División de Ciencias de la Tierra de la NASA gestiona estos proyectos que encuentran nuevas formas de utilizar los datos de observación de la Tierra para comprender mejor los impactos ambientales, económicos y sociales de la pandemia de COVID-19 a nivel regional y mundial.

Contando cultivos durante COVID

Este año parecía ser un año relativamente normal para los cultivos hasta que ocurriera la pandemia y las políticas de bloqueo asociadas. La reducción de los viajes aéreos y terrestres hizo que la demanda de etanol se desplomara, lo que provocó que los precios del maíz cayeran. Las políticas de cierre también dificultaron que los funcionarios del Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) viajen a las granjas y recopilen información sobre la siembra, el progreso y las condiciones de los cultivos.

La subsiguiente falta de información pública sobre los cultivos provocó incertidumbre y volatilidad en los mercados agrícolas y los precios a medida que avanzaban las temporadas de cultivo. “Los mercados quieren saber cuánto esperar de un tipo específico de cultivo”, dijo Kerner.

Kerner y su equipo están buscando datos satelitales del Landsat de la NASA y del Servicio Geológico de EE. UU. , Copernicus Sentinel-2 de la ESA (Agencia Espacial Europea) , el espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) de la NASA a bordo de los satélites Terra y Aqua, y los satélites Planet . para ayudar a complementar la información del USDA.

“Estamos utilizando datos satelitales y aprendizaje automático para mapear dónde y qué cultivos están creciendo”, dijo Kerner. Específicamente, están monitoreando cultivos básicos clave, que son el maíz y la soja en los EE. UU. Y el trigo de invierno en Rusia.

Iniciar y detener incendios durante el encierro

Hay muchos menos incendios intencionales para impulsar la biodiversidad y reducir las cargas de combustible en el sureste esta primavera.

Cuando entraron en vigor los cierres de COVID-19, el Servicio Forestal de EE. UU. Suspendió temporalmente todas sus quemas intencionales o prescritas en tierras federales en el sureste en marzo, y las agencias estatales en Mississippi, Carolina del Sur y Carolina del Norte hicieron lo mismo.

Ben Poulter, un científico investigador del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, está utilizando Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) en el satélite Suomi NPP de la NASA y NOAA , así como datos de MODIS, para rastrear incendios en todo el país y comprender mejor cómo las políticas de distanciamiento social de COVID-19, como las restricciones federales de viaje, han afectado tanto a las quemaduras prescritas en la costa este como a los incendios forestales en el oeste.

En última instancia, su equipo quiere comprender mejor cómo menos incendios en el sureste podrían estar afectando la biodiversidad, ya que algunas especies dependen de los incendios para prosperar y hacen que los combustibles se acumulen en la vegetación, lo que podría conducir a incendios forestales más peligrosos en el futuro.

En el otro lado del país, el equipo está examinando cómo las políticas de COVID-19 están complicando la extinción de incendios. A medida que las agencias de extinción de incendios han introducido prácticas de distanciamiento social para minimizar la propagación de COVID-19, como eliminar grandes campamentos de bomberos que viven en lugares cerrados, Poulter dijo que “puede volverse más difícil combatir incendios en los estados occidentales”.

El equipo también está analizando cómo el número total de incendios en todo el país podría afectar la química atmosférica. Trabajará con científicos de la calidad del aire para determinar si habrá un aumento o una disminución netos generales en el dióxido de carbono total, entre otros contaminantes, de los incendios forestales en el oeste y los incendios prescritos en el este.

Menos coches pueden significar superficies más calientes

Christopher Potter, un científico investigador del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California, está analizando cómo el mandato de refugio en el lugar de California en el Área de la Bahía de San Francisco ha reducido la cantidad de automóviles en las carreteras y ha cambiado la forma en que los estacionamientos, las carreteras, y las superficies de los grandes edificios industriales absorben la luz solar y reflejan el calor infrarrojo.

“De repente se puso tan silencioso”, dijo Potter, “No había tráfico en ninguna parte a finales de marzo y abril”.

Potter y su equipo están monitoreando los estacionamientos y otras superficies para ver si están más calientes o más frías durante la pandemia. La luz visible del sol llega a la superficie y luego se absorbe y se vuelve a irradiar como calor, un proceso llamado flujo de calor térmico.

El equipo está utilizando las temperaturas de brillo del sensor infrarrojo térmico satelital de Landsat y la temperatura de la superficie terrestre de ECOSTRESS , que es un sensor de la NASA en la Estación Espacial Internacional, para trazar un mapa de características urbanas grandes y planas en el Área de la Bahía y medir su flujo de calor térmico. También está recopilando mediciones sobre el terreno para verificar la verdad de los datos.

Potter está haciendo preguntas como, si los automóviles están estacionados y concentrados en lotes gigantes, ¿cambia la reflectancia de la superficie y el flujo de calor general? Incluso las ventanas brillantes de los automóviles pueden ser suficientes para reflejar la luz del sol, dijo Potter.

Potter y su equipo quieren saber cómo ha cambiado el flujo de calor urbano de toda el Área de la Bahía durante la pandemia, y cómo ese cambio ha contribuido a un ambiente más o menos saludable para los millones de personas que viven en él. Comprender los cambios potenciales en el flujo de calor térmico es un indicador clave de cómo COVID-19 ha alterado la huella ambiental del Área de la Bahía, dijo Potter.

Menos aviones y menos nubes podrían enfriar las cosas

Cuando miras hacia un cielo azul claro y las condiciones son las adecuadas, es posible que veas un avión volando por encima y dejando un rastro blanco distintivo de nubes.

Esas nubes, o estelas de condensación, son producidas por los gases de escape de los motores de los aviones o por cambios en la presión del aire. William Smith y Dave Duda, investigadores del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, han estado estudiando las estelas de condensación durante un par de décadas. “Las estelas de vapor son una de las únicas nubes que producimos nosotros mismos”, dijo Duda. Aunque sus efectos varían y son difíciles de cuantificar, su efecto neto general es el calentamiento.

En respuesta a las prohibiciones de viaje y las políticas de bloqueo de COVID-19, estamos volando mucho menos y produciendo menos estelas de condensación. Duda y Smith quieren cuantificar esta disminución para comprender mejor cómo la densidad del tráfico aéreo afecta la formación de estelas y su forzamiento radiativo. En otras palabras, ¿menos aviones y menos estelas ayudan a enfriar la atmósfera?

El equipo está utilizando un algoritmo de detección de estelas de condensación establecido para estimar la cobertura en los Estados Unidos contiguos y el corredor de tráfico aéreo del Atlántico Norte durante el período de desaceleración de 2020 y compararlo con un período de referencia un par de años antes, cuando el tráfico aéreo no estaba restringido. Duda y Smith también están utilizando MODIS para determinar las propiedades ópticas de las estelas para comprender mejor cómo reflejan la luz solar y atrapan la energía de la superficie y la atmósfera debajo de ellas.

La atmósfera debe ser lo suficientemente fría y húmeda para que se forme una estela, por lo que normalmente hay más estelas durante el invierno y la primavera. “No todas las estelas de condensación son iguales”, dijo Duda. Si se forma en medio de las nubes, no tiene un impacto significativo. “El mayor impacto se ve cuando hay un cielo que de otra manera estaría despejado y una estela le agrega nubosidad”, dijo Duda.

Mejorar nuestra comprensión de cómo y cuándo se forman las estelas de condensación podría ayudar a los científicos a informar a las aerolíneas sobre las rutas ideales para volar aviones. “Podría ser posible reducir las estelas de condensación y sus efectos haciendo ajustes ocasionales en la altitud de vuelo o en las rutas, como lo hacen ahora las aerolíneas para evitar turbulencias”, dijo Smith.

Menos contaminación del aire puede significar menos lluvia

Gabriele Villarini, profesora de la Universidad de Iowa en Iowa City, y Wei Zhang, científica del mismo instituto, quieren comprender la conexión entre la reducción de la contaminación del aire durante la pandemia y la fuerte disminución de las precipitaciones en el oeste de EE. UU. 

La humedad en la atmósfera se condensa alrededor de aerosoles, o partículas como polvo, y cae a la Tierra en forma de lluvia y nieve. Es posible que menos aerosoles durante la pandemia hayan sido responsables de la reducción de las precipitaciones en febrero y marzo de 2020 en todo el oeste de EE. UU., Con áreas que recibieron menos del 50% en comparación con un año típico. Comprender cómo la disminución de la precipitación se relaciona con la reducción de aerosoles podría ser valioso para los administradores de recursos hídricos.

Villarini tiene como objetivo utilizar  los datos satelitales de la NASA  sobre vapor de agua, precipitación y aerosoles, así como un  modelo climático integral  que puede combinar condiciones atmosféricas como la humedad y la temperatura con propiedades y procesos químicos que tienen lugar en la atmósfera. El modelo ayudará a su equipo a determinar en qué medida la reducción de aerosoles es responsable de la disminución de las precipitaciones en contraposición a la variabilidad natural del sistema climático.

“Este proyecto nos ayudará a comprender cómo COVID-19 está impactando el medio ambiente natural”, dijo Villarini. 

Encontrar una huella humana en la calidad del agua en Belice

La zona costera de Belice incluye la barrera de coral más grande del hemisferio norte, atolones en alta mar, varios cientos de cayos de arena, bosques de manglares, lagunas costeras y estuarios. Es uno de los ecosistemas con mayor biodiversidad del Atlántico y alberga peces de colores y tortugas marinas juguetonas, muchas de las cuales están en peligro de extinción.

Robert Griffin, profesor de la Universidad de Alabama en Huntsville, estaba trabajando en un proyecto de la NASA para estudiar la salud del arrecife cuando ocurrió el COVID-19. “La pandemia creó un experimento natural”, dijo Griffin, para comprender mejor cómo los contaminantes urbanos afectan la calidad del agua y la salud de los arrecifes de coral. 

Griffin y su equipo están estudiando cómo la disminución del turismo está afectando las fuentes de contaminantes urbanos y agrícolas, como el nitrógeno y el fósforo, en la calidad del agua frente a las costas de Belice.

Además de los datos sobre el terreno, el equipo está utilizando imágenes Landsat para observar cómo la pandemia está afectando los cambios en el uso de la tierra, lo que afecta la cantidad de contaminantes que se producen y pueden llegar a los cuerpos de agua y ecosistemas. Griffin también está usando datos de MODIS y VIIRS para monitorear la calidad del agua.

El equipo de Griffin está trabajando con funcionarios del gobierno de Belice para ayudar a guiar el desarrollo marino costero durante los próximos cinco años. “Esta investigación podría proporcionar una guía para los planificadores del uso de la tierra a medida que determinan cómo lidiar con las fuentes de contaminación no puntuales urbanas “, como nutrientes y sedimentos, que terminan en el agua e impactan los sistemas de arrecifes de coral, dijo Griffin.

Tormentas de polvo, sociedad y COVID-19

Pablo Méndez-Lázaro, profesor de la Universidad de Puerto Rico en San Juan, está examinando cómo el medio ambiente podría afectar la propagación del nuevo coronavirus que causa COVID-19. Más específicamente, quiere saber si el polvo africano estacional que viaja al Caribe entre mayo y agosto cada año tendrá un impacto significativo en la salud y la mortalidad asociadas con el virus.

El polvo africano viaja desde el desierto del Sahara , a través del Océano Atlántico, hasta Puerto Rico y el Caribe. Los microorganismos en las partículas de polvo pueden estar relacionados con enfermedades infecciosas.

Méndez-Lázaro y su equipo están trabajando con epidemiólogos, entre muchos especialistas, para comprender mejor cómo el polvo africano afecta la salud pública. “Vemos esto como un cubo de Rubik”, dijo Méndez-Lázaro, para demostrar cómo su investigación es una de varias partes móviles para comprender un tema más amplio. “Cada cubo diminuto de color es una parte diferente del rompecabezas”, enfocado en investigación epidemiológica, estudios sociales, estudios clínicos, investigación de vacunas y trabajo ambiental, dijo Méndez-Lázaro.

El equipo está utilizando VIIRS para medir aerosoles en la atmósfera como un proxy de las nubes de polvo que llegan al Caribe. También está utilizando MODIS y el Sistema de Monitoreo de la Atmósfera Copernicus de la Comisión Europea para caracterizar los aerosoles.

Méndez-Lázaro está trabajando en estrecha colaboración con el Departamento de Salud de Puerto Rico, la Oficina de San Juan del Servicio Meteorológico Nacional, así como con médicos y pacientes, para recopilar información sobre personas que han contraído enfermedades respiratorias por contacto con el polvo africano.

“Creemos que podría haber una exacerbación de los pacientes con COVID-19 en el Caribe durante los eventos de polvo africano”, dijo Méndez-Lázaro, como el evento “Godzilla” en junio .

Clima, calidad del aire y COVID-19

Yulia R. Gel, profesora de la Universidad de Texas en Dallas, y Huikyo Lee, científica del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, junto con otros colaboradores, quieren ayudar a aclarar qué factores ambientales podrían afectar una segunda ola de COVID. -19 casos y determinar qué tan seguros podemos estar con esas conclusiones.

Su equipo interdisciplinario está estudiando si la temperatura y la humedad del aire de la superficie están afectando las tasas de transmisión y, si es así, cómo lo están haciendo. También está desentrañando un vínculo potencial entre los aerosoles y la gravedad y mortalidad de COVID-19.

Gel y sus colaboradores están usando datos meteorológicos del Atmospheric InfraRed Sounder en el satélite Aqua y Cross-track Infrared Sounder en el satélite Suomi NPP. El equipo obtendrá datos de aerosoles del espectrorradiómetro de imágenes de ángulos múltiples y MODIS y utilizará algoritmos de aprendizaje automático y análisis avanzados para rastrear la dinámica de la propagación del virus y su tasa de mortalidad en el espacio y el tiempo.

Más específicamente, su equipo está utilizando algoritmos geométricos de aprendizaje profundo, junto con análisis de datos topológicos, que le permiten rastrear patrones de transmisión de COVID-19 que son impulsados, por ejemplo, por diferentes características de la población, como edad, género, etnia e ingresos. así como factores ambientales. Las herramientas avanzadas permiten al equipo considerar factores a los que no se puede acceder mediante enfoques convencionales basados ​​en la proximidad geográfica.

Gel tiene como objetivo proporcionar una poderosa herramienta de software para ayudar a predecir la progresión estacional del COVID-19 en una escala regional a global, mientras cuantifica una amplia gama de incertidumbres asociadas.

Para obtener más información, visite https://science.nasa.gov/earth-science/rrnes-awards