Uno de los estudios financiados por la NASA para relacionar el medio ambiente y la Covid-19 monitoriza por satélite el número y estado de los cultivos clave en el mundo. Esta es una imagen de los cultivos alrededor del río Misisipí. (NASA Landsat)
La NASA financia proyectos que exploran las conexiones entre cómo las medidas de confinamiento están afectando el medio ambiente y cómo el medio ambiente puede influir en la propagación del virus
Durante los meses que se decretó un confinamiento estricto en casi todo el mundo debido a la pandemia de la Covid-19, los estudios científicos quedaron paralizados, pero los satélites continuaron observando la Tierra en órbita y enviaron imágenes y datos que podrían revelar muchas conexiones entre la pandemia y el medio ambiente.
Los satélites recopilan datos todo el tiempo y no requieren que vayamos a ningún lado
“Los satélites recopilan datos todo el tiempo y no requieren que vayamos a ningún lado”, dijo Hannah Kerner, profesora asistente de investigación de la Universidad de Maryland (EEUU).
Por ello la NASA decidió financiar ocho investigadores para conseguir un proyecto de respuesta rápida y determinar, mientras exploran sus campos, cómo las medidas de confinamiento de la Covid-19 están afectando el medio ambiente y cómo el medio ambiente puede afectar la forma en que se propaga el virus.
Un grupo de 6 proyectos buscan imágenes de satélite para ayudar a revelar cómo las medidas de confinamiento han afectado 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.
Por otro lado, 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 la Covid-19 a nivel regional y mundial.
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 coronavirus. 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 más, para comprender mejor cómo el polvo africano afecta la salud de los ciudadanos.
Creemos que podría haber una exacerbación de los pacientes con Covid-19 en el Caribe durante los eventos de polvo africano
“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 la investigación epidemiológica, estudios sociales, estudios clínicos, investigación de vacunas y trabajo ambiental”, dijo Méndez-Lázaro.
El equipo está midiendo aerosoles en la atmósfera como una aproximación a las nubes de polvo que llegan al Caribe con VIIRS (Conjunto de radiómetros de imágenes infrarrojas visibles). También está utilizando MODIS (Espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada) y el Sistema de Monitoreo Atmosférico 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 de la NASA en Pasadena, California (EEUU), junto con otros colaboradores, quieren esclarecer qué factores ambientales podrían afectar para sufrir una segunda ola de la Covid-19 y predecir la intensidad de esta segunda ola.
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 del virus.
Rastrean patrones de transmisión, por ejemplo, por diferentes características de la población, como edad, género, etnia e ingresos. así como factores ambientales
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, 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 utilizando enfoques convencionales basados en la proximidad geográfica.
El estudio tiene como objetivo proporcionar una poderosa herramienta de software para ayudar a predecir la progresión estacional del virus de escala regional a global
Gel tiene como objetivo proporcionar una poderosa herramienta de software para ayudar a predecir la progresión estacional del virus de escala regional a global, al tiempo que cuantifica una amplia gama de incertidumbres asociadas.
Encontrar una huella humana en la calidad del agua
Robert Griffin, profesor de la Universidad de Alabama en Huntsville, estaba trabajando en un proyecto de la NASA para estudiar la salud del arrecife en Belice cuando empezaron las medidas de confinamiento. “La pandemia creó un experimento natural para comprender mejor cómo los contaminantes urbanos afectan la calidad del agua y la salud de los arrecifes de coral”, dijo Griffin.
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.
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.
Esta investigación podría proporcionar una guía para planificar el uso de la tierra a medida que determinan cómo lidiar con las fuentes de contaminación urbanas, como nutrientes y sedimentos, que terminan en el agua e impactan los sistemas de arrecifes de coral
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.
”Esta investigación podría proporcionar una guía para planificar el uso de la tierra a medida que determinan cómo lidiar con las fuentes de contaminación urbanas, como nutrientes y sedimentos, que terminan en el agua e impactan los sistemas de arrecifes de coral”, dijo Griffin.
Menos contaminación del aire puede significar menos lluvia
Gabriele Villarini, profesora de la Universidad de Iowa, 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 Estados Unidos.
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. Menos aerosoles durante la pandemia pueden haber sido responsables de la reducción de las precipitaciones entre febrero y marzo de 2020 en todo el oeste de EEUU. Esta zona registró un 50% menos de precipitaciones en comparación con otros años. 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 químicas y procesos 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 la Covid-19 está impactando en el medio ambiente natural
“Este proyecto nos ayudará a comprender cómo la Covid-19 está impactando en el medio ambiente natural”, dijo Villarini.
Contando cultivos durante COVID
Este año parecía ser un año completamente normal para los cultivos hasta que ocurriera la pandemia y las políticas de confinamiento 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 EEUU(USDA) hicieran sus inspecciones a las granjas para recopilar información sobre la siembra, el progreso y las condiciones de los cultivos.
Estamos utilizando datos satelitales y aprendizaje automático para mapear dónde y qué cultivos están creciendo
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 Hannah Kerner, de la University of Maryland y autora principal de la investigación.
”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 EEUU. Y el trigo de invierno en Rusia.
Iniciar y detener incendios durante el confinamiento
Hay muchos menos incendios controlados, los que se provocan con el objetivo de impulsar la biodiversidad y reducir las cargas de combustible en las zona boscosas.
Cuando entraron en vigor los confinamientos, el Servicio Forestal de EEUU suspendió temporalmente todas sus quemas controladas.
Ben Poulter, un científico investigador del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, está utilizando 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, como las restricciones federales de viaje, han afectado esta ausencia de quemas controladas en la intensidad de los incendios forestales.
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 general en el dióxido de carbono total, entre otros contaminantes, de los incendios forestales en California y la falta de incendios controlados en el país.
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 confinamiento en lugares como la Área de la Bahía de San Francisco en California ha reducido la cantidad de automóviles en la carretera y ha cambiado la forma en que los aparcamientos, 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 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 entorno más o menos saludable para los millones de personas que viven en él.
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 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 confinamiento, 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. 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.
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
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.
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.
