植物生产力的异常增高可能预示着土壤存在严重的水分流失。 

　　美国宇航局卫星在追踪这些线索。 

　　2012年夏天，席卷美国大部分地区的干旱迅速蔓延，几乎没有任何预警，这是自20世纪30年代持续数年的沙尘暴以来，美国遭遇最严重的干旱之一。极端高温蒸发掉土壤和植物中的水分，引发“突发性干旱”，导致大面积农作物歉收，经济损失超过300亿美元。 

　　虽然典型干旱可能会随着季节而发展，但突发性干旱的特点是迅速干燥。突发性干旱可在几周内扎根，并且很难预测。在最近的一项研究中，由美国宇航局南加州喷气推进实验室科学家领导的团队，能够在干旱发生前三个月发现干旱的迹象。这种提前通知可能有助于减轻抗灾工作。 

　　科学家是怎么做到的?跟着光亮走。 

　　从太空看到的信号 

　　在光合作用过程中，当植物吸收阳光将二氧化碳和水转化为食物时，植物叶绿素会“渗出”一些未使用的光子。这种微弱的光被称为太阳诱导荧光(SIF)。荧光越强，植物从大气中吸收助其生长的二氧化碳越多。 

　　虽然这种光肉眼看不见，但卫星上的仪器可探测到，比如美国宇航局的轨碳观测台2号(OCO-2)。2014年发射的轨碳观测台2号，观察到美国中西部在植物生长季发光。 

　　研究人员将多年的荧光数据与2015年至2020年5月至7月袭击美国的突发性干旱清单进行比较。他们发现了多米诺骨牌效应:在干旱发生前的几周和几个月里，随着气候变得温暖干燥，植被开始茁壮成长。茂盛的植物在一年中的这个时候发出异常强烈的荧光信号。 

　　但是，由于对土壤的水供逐渐减少，植物生长面临风险。当极端高温来袭时，本来就很低的土壤湿度水平急剧下降，几天内就出现了突如其来的干旱。 

　　研究小组将荧光测量结果与美国宇航局土壤湿度主-被动遥感卫星（SMAP）的湿度数据联系起来。SMAP是土壤水分主动被动的缩写，卫星通过测量地球表面自然微波发射的强度来跟踪土壤水分的变化。 

　　科学家发现，这种不寻常的荧光模式与突发性干旱前6至12周的土壤水分损失密切相关。从美国东部的温带森林到大平原和西部的灌木地，在不同的场景出现了一致的模式。 

　　由于这个原因，植物荧光“有希望作为突发性干旱可靠的预警指标，可有足够的准备时间采取行动，” 喷气推进实验室地球科学家、这项研究的主要作者尼古拉斯·帕拉佐(Nicholas Parazoo)说。 

　　没有参与这项研究的美国国家气象局观测办公室科学家乔丹·格斯(Jordan Gerth)说，考虑到气候变化，很高兴看到有关突发性干旱的研究。他指出，农业在任何情况下都会得益于可预测性。 

　　虽然早期预警不能消除突发性干旱带来的影响，格斯说，“先进的农民和牧场主可合理用水进行灌溉，减少对农作物的影响，避免种植没有收获的作物，或者换种其他作物。如果他们提前几周到几个月准备，就可获得最理想的产量。” 

　　追踪碳排放 

　　除了预测突发性干旱，科学家还想了解突发性干旱如何影响碳排放。 

　　通过光合作用将二氧化碳转化为食物，植物和树木是碳“汇”，从大气中吸收的二氧化碳比释放的要多。包括农田在内的许多生态系统都在碳循环中发挥着作用，碳原子在陆地、大气和海洋之间不断交换。 

　　科学家利用轨碳观测台2号卫星的二氧化碳测量数据，以及先进的计算机模型，追踪突发性干旱前后植被的碳吸收情况。热应激植物从大气中吸收的二氧化碳较少，因此研究人员希望能找到更多的游离碳。相反，他们发现这是一种平衡行为。 

　　与正常条件相比，突发性干旱发生前的温暖气温诱使植物增加碳吸收。通常情况下，这种异常吸收足以完全抵消因随后的高温条件而导致的碳吸收减少。这项喜人的发现有助于改进碳循环模型的预测。