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测量光合作用的改进方法揭示了对作物生产的见解,气候变化

谈到测量光合作用时,绿色并不重要。康奈尔研究员正在使用NASA卫星在全球范围内以高分辨率测量光合作用,推进我们如何测量植物健康及其对食品生产和大气二氧化碳的影响。

自20世纪80年代以来,科学家们通过测量卫星图像中观察到的绿色的量来估计植物生产力。那些估计 - 潜在光合作用的代理 - 反过来又被用来回答有关地球总碳预算的问题:多氧化碳植物消耗多少,以及作为热捕集气体的大气排放到大气中的数量。

现在莹太阳,农业和生命科学院的助理教授,以及一支研究人员正在使用美国宇航局的轨道碳观测台-2(OCO-2)更准确地测量光合作用 - 由于增加了气候变化,具有对创造更可靠的作物生产力和全球碳吸收的影响。

她的发现是10月13日的一部分科学专注于关于OCO-2的五篇论文。Sun是其中三篇论文的作者或共同作者。

美国宇航局在2014年推出了OCO-2,目的是通过在三种不同的光谱带中测量来确定全球二氧化碳水平,阳光在大气中的二氧化碳分子中脱离了多少阳光。太阳和她的同事认识到OCO-2可以做得更多。卫星测量太阳能诱导的叶绿素荧光,仅在光合作用期间发生的过程。

植物使用太阳能生长,它们释放出多余的能量作为荧光的形式。通过测量植物发出的光,太阳能够探测发生了多少实际光合作用,而不是使用传统植被指标所产生的估计。

“The most exciting aspect of solar-induced chlorophyll fluorescence measurements from space is that they can provide a much more reliable estimate of crop productivity, and tell us what plants are actually doing and how well they are doing on the Earth’s surface,” she said.

确定植物实际发生的是严重关切的事项。即使植物仍然绿色,热量和干旱也会慢慢光合作用。例如,在2015年和2016年,ElNiño天气模式导致世界上大部分地区的炎热和干燥的条件,包括热带地区。

这两年恰逢大气二氧化碳集中的最大年增长率,因为测量开始于20世纪50年代。2015-16的大气二氧化碳增加约6.3缩略八。尽管估计人类活动的排放量大约与ElNiño之后的排放大致相同,这是一个大量飙升。

据太阳和其他研究人员称

“我们的全球人口和对食品生产的需求都在增加,但我们只有有限的土地和水资源,”孙说。“我的目​​标是提供可持续的解决方案,以提高食品生产力,同时降低对环境的负面影响。使用这种新颖的数据集和最先进的建模工具,我对能够帮助解决这些系统的农业问题感到有信心。“

Sun研究了规范大气和陆地生态系统之间相互作用的根本过程,其目的是改善作物建模和植物对压力的反应,特别是在气候变化下。孙和她的研究团队(包括博士后研究员Christine Yao-yun Chang)现在正在通过比较与玉米田附近的玉米田进行地面测量的读数来验证卫星测量摩里斯科研究园在纽约奥罗拉。

Krisy Gashler是农业和生命科学学院的自由撰稿人。

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