„MIT yra vieta, kur pildosi svajonės“, – sako Civilinės ir aplinkos inžinerijos katedros docentas César Terrer. Čia, MIT, Terreris sako, kad jam suteikė išteklių, reikalingų jam įdomiausioms idėjoms ištirti, o jo sąrašo viršuje yra klimato mokslas. Visų pirma jis domisi augalų ir dirvožemio sąveika ir tuo, kaip jie gali sušvelninti klimato kaitos poveikį. 2022 m. „Terer“ gavo sėklų dotacijos finansavimą iš Abdul Latif Jameel vandens ir maisto sistemų laboratorijos (J-WAFS), kad galėtų gaminti sausros stebėjimo sistemas ūkininkams. Projekte naudojami naujos kartos nuotolinio stebėjimo prietaisai, užtikrinantys didelės skiriamosios gebos augalų vandens įtampą regioniniu ir pasauliniu mastu.
Tereris užaugęs Granadoje, Ispanijoje, visada turėjo gabumų ir aistros mokslams. Mursijos universitete studijavo aplinkos mokslą, kur stažavosi Ekologijos katedroje. Naudodamas skaičiavimo analizės įrankius, jis dirbo modeliuodamas rūšių pasiskirstymą, reaguodamas į žmogaus vystymąsi. Dar būdamas bakalauro studijų patirties, Terreris sako, kad savo profesorius laikė „superherojais“, turinčiais savotišką mokslinį meistriškumą. Jis žinojo, kad nori sekti jų pėdomis, vieną dieną dirbdamas fakulteto nariu akademinėje bendruomenėje. Žinoma, prieš įgyvendinant šią svajonę, būtų daug žingsnių.
Baigęs bakalauro studijas, Terreris nusitaikė į įdomius ir nuotykių kupinus mokslinius tyrimus. Jis manė, kad galbūt atliks lauko darbus Amazonėje, bendradarbiaudamas su vietinėmis bendruomenėmis. Tačiau kai atsirado galimybė Australijoje dirbti su moderniausiu klimato kaitos eksperimentu, kuris imituoja būsimą anglies dioksido lygį, jis patraukė į pietus tirti, kaip augalai reaguoja į CO.2 vietinių Australijos eukaliptų medžių biome. Būtent šios patirties metu Terreris pradėjo labai domėtis anglies ciklu ir ekosistemų gebėjimu apsaugoti nuo didėjančio CO lygio.2 sukeltas žmogaus veiklos.
Apie 2014 m. jis pradėjo gilintis į anglies ciklą, kai pradėjo doktorantūros studijas Londono imperatoriškajame koledže. Pagrindinis klausimas, į kurį Tereris siekė atsakyti savo doktorantūroje, buvo „ar augalai sugebės sugerti numatomą būsimą CO lygį2 atmosferoje?” Norėdami atsakyti į šį klausimą, Terrer tapo ankstyvu dirbtinio intelekto, mašininio mokymosi ir nuotolinio stebėjimo pritaikytoju, kad galėtų analizuoti duomenis iš realaus gyvenimo, pasaulinių klimato kaitos eksperimentų. Jo išvados iš šių „pagrindinės tiesos“ vertybių ir stebėjimų buvo žurnale paskelbtas straipsnis Mokslas. Jame jis teigė, kad klimato modeliai greičiausiai tris kartus pervertino, kiek anglies augalai sugebės sugerti iki amžiaus pabaigos.
Po doktorantūros pareigų Stanfordo universitete ir Universitat Autonoma de Barcelona, o po to gavo prestižinę Lawrence’o stipendiją, Terreris sako, kad „turėjo per daug idėjų ir neturi pakankamai laiko visoms idėjoms įgyvendinti“. Jis žinojo, kad atėjo laikas vadovauti savo grupei. Netrukus po to, kai pateikė paraišką dėl fakulteto pareigų, jis nusileido MIT.
Nauji sausros stebėjimo būdai
Terreris naudoja panašius metodus, kaip ir tuos, kuriuos naudojo doktorantūros studijose, analizuodamas duomenis iš viso pasaulio savo J-WAFS projektui. Jis ir postdoc Wenzhe Jiao renka duomenis iš nuotolinio stebėjimo palydovų ir lauko eksperimentų ir naudoja mašininį mokymąsi, kad sukurtų naujus sausros stebėjimo būdus. Terreris sako, kad Jiao yra „nuotolinio stebėjimo vedlys“, kuris sujungia duomenis iš skirtingų palydovinių produktų, kad suprastų vandens ciklą. Turėdamas Jiao hidrologinę patirtį ir Terrerio žinias apie augalus, dirvožemį ir anglies ciklą, duetas yra didžiulė komanda, kuri sprendžia šį projektą.
JT Pasaulio meteorologijos organizacijos duomenimis, nuo 2000 m., palyginti su dviem ankstesniais dešimtmečiais, sausrų skaičius ir trukmė išaugo 29 proc. Nuo Afrikos Kyšulio iki Jungtinių Valstijų vakarų sausra niokoja augmeniją ir labai apsunkina vandens tiekimą, kelia pavojų maisto gamybai ir didina maisto trūkumą. Sausros stebėjimas gali suteikti pagrindinės informacijos apie sausros vietą, dažnumą ir sunkumą, tačiau įvertinti sausros poveikį augmenijai yra labai sudėtinga. Taip yra todėl, kad augalų jautrumas vandens trūkumui įvairiose rūšyse ir ekosistemose skiriasi.
Terrer ir Jiao gali gauti aiškesnį vaizdą apie tai, kaip sausra paveikia augalus, naudodami naujausios kartos nuotolinio stebėjimo stebėjimus, kurie siūlo neįtikėtinos erdvinės ir laiko skiriamosios gebos planetos vaizdus. Palydoviniai produktai, tokie kaip „Sentinel“, „Landsat“ ir „Planet“, gali pateikti kasdienius vaizdus iš kosmoso tokia didele raiška, kad būtų galima atskirti atskirus medžius. Kartu su vaizdais ir duomenų rinkiniais iš palydovų komanda naudoja antžeminius stebėjimus iš meteorologinių duomenų. Jie taip pat naudoja MIT SuperCloud MIT Linkolno laboratorijoje, kad apdorotų ir analizuotų visus duomenų rinkinius. J-WAFS projektas yra vienas iš pirmųjų, naudojančių didelės skiriamosios gebos duomenis, kad būtų galima kiekybiškai išmatuoti augalų sausrų poveikį JAV, tikintis, kad ateityje bus atliktas pasaulinis įvertinimas.
Pagalba ūkininkams ir išteklių valdytojams
Kiekvieną savaitę JAV sausros monitorius pateikia sausros sąlygų JAV žemėlapį. Žemėlapis turi nulinę skiriamąją gebą ir yra labiau sausros santrauka arba santrauka, negalinti numatyti būsimų sausros scenarijų. Tai, kad nėra išsamaus erdvės ir laiko įvertinimo apie istorinį ir būsimą sausrų poveikį pasaulio augmenijos produktyvumui, kenkia ūkininkams tiek JAV, tiek visame pasaulyje.
Terrer ir Jiao planuoja sukurti augalų vandens streso metrikas precedento neturinčia 10–30 metrų skiriamąja geba. Tai reiškia, kad jie galės pateikti įprasto JAV ūkio mastelio sausrų stebėjimo žemėlapius, kuriuose ūkininkai galės gauti tikslesnius ir naudingus duomenis kas vieną ar dvi dienas. Komanda naudos informaciją iš palydovų, kad stebėtų augalų augimą ir dirvožemio drėgmę, taip pat augalų augimo reakcijos į dirvožemio drėgmę vėlavimą. Tokiu būdu Terreris ir Jiao teigia, kad galiausiai galės sukurti savotišką „augalų vandens streso prognozę“, kuri gali numatyti neigiamą sausros poveikį prieš keturias savaites. „Atsižvelgiant į dabartinę dirvožemio drėgmę ir uždelstą reakcijos laiką, tikimės numatyti augalų vandens stresą ateityje“, – sako Jiao.
Tikėtini šio projekto rezultatai suteiks ūkininkams, žemės ir vandens išteklių valdytojams ir sprendimus priimantiems asmenims tikslesnius duomenis konkretaus ūkio lygmeniu, o tai leis geriau pasirengti sausrai, ją sušvelninti ir prisitaikyti. „Tikimės, kad mūsų duomenys taps atvira prieiga internete, kai baigsime projektą, kad ūkininkai ir kitos suinteresuotosios šalys galėtų naudoti žemėlapius kaip įrankius“, – sako Jiao.
Terreris priduria, kad projektas „gali padėti mums geriau suprasti būsimas klimato sistemų būsenas, taip pat nustatyti regionines karštąsias vietas, kuriose gali kilti vandens krizių nacionalinė, valstijos, vietos ir genčių vyriausybės mastu“. Jis taip pat tikisi, kad projektas pagerins mūsų supratimą apie pasaulinio anglies, vandens ir energijos ciklo reakciją į sausrą, taikymus nustatant klimato kaitos poveikį natūralioms ekosistemoms kaip visumai.
