Công cụ quản lý đất và nước thông minh hơn
Nghiên cứu mới của trường UC San Diego đã chứng tỏ là việc hiểu về điểm xuất phát của mưa có thể tái định hình việc lên kế hoạch ứng phó với hạn và quản lý đất đai khắp toàn cầu.
Nghiên cứu này đã khám phá ra một động lực ẩn dẫn đến sự mất mát năng suất vụ mùa toàn cầu: nguồn gốc của mưa.
Được xuất bản trên tạp chí Nature Sustainability, nghiên cứu này duy dấu độ ẩm khí quyển ở tận nguồn gốc của nó – liệu sự hóa hơi từ đại dương hay từ bề mặt lục địa như đất, hồ ao và những khu rừng. Khi mặt trời đốt nóng các bề mặt, nước chuyển thành hơi, bay lên gia nhập khí quyển và sau đó rơi xuống thành mưa.
Độ ẩm từ đại dương di chuyển qua những khoảng cách xa theo gió trên toàn cầu, thường liên quan đến các hệ khí tượng quy mô lớn như các dòng sông khí quyển, mùa mưa và các cơn bão nhiệt đới. Trái ngược, độ ẩm từ đất – thường được gọi là mưa tuần hoàn – đến từ nước hóa hơi gần đất đai, cây cối, dẫn đến những cơn mưa cục bộ tại chỗ. Nghiên cứu này phát hiện ra là sự cân bằng giữa các nguồn đại dương và lục địa ảnh hưởng mạnh đến hạn hán và sản lượng lương thực của vùng.
“Công trình của chúng tôi tái diễn giải về nguy cơ rủi ro hạn hán – nó không chỉ về lượng mưa mà còn về nơi mưa tới,” theo Yan Jiang, tác giả thứ nhất nghiên cứu và là một postdoct tại UC San Diego. “Việc hiểu về nguồn gốc của mưa và việc liệu nó đến từ đại dương hay đất liền sẽ đem lại công cụ mới cho các nhà hoạch định chính sách và nông dân để có thể dự đoán và giảm thiểu căng thẳng về hạn hán trước khi nó diễn ra.”
Cách mới dự đoán hạn hán
Sử dụng dữ liệu vệ tinh hai thập kỷ, Jiang và đồng tác giả Jennifer Burney của ĐH Stanford đo lường lượng mưa trên thế giới đến từ đất liền. Họ phát hiện ra là khi hơn một phần ba lượng mưa đến từ đất liền, các vùng trồng cây lương thực rủi ro hạn hán nhiều hơn, mất mát độ ẩm đất và sản lượng suy giảm – bởi vì các hệ thống bắt nguồn từ đại dương có xu hướng phân phối mưa nhiều hơn trong khi các hệ thống bắt nguồn từ đất liền có xu hướng phân phối lượng mưa thấp hơn, qua đó làm gia tăng cơ hội có mưa trong những thời kỳ cây trồng tăng trưởng.
Thông tin này đem lại một cách mới cho người nông dân và nhà quản lý nhận diện những vùng nào ở mức rủi ro cao nhất – và lên kế hoạch một cách hợp lý.
“Nông dân trong các vùng phụ thuộc nhiều vào độ ẩm từ đất – giống như Trung Đông hoặc Đông Phi – sự sẵn sàng của nước tại chỗ trở thành nhân tố quyết định đến sự thành bại của mùa vụ,” Jiang giải thích. “Các thay đổi về độ ẩm đất hoặc thoái hóa rừng, mất rừng có thể có vai trò trung gian, tác động theo từng mức độ nhất định lên mùa vụ.”
Hai điểm nóng toàn cầu
Nghiên cứu nhấn mạnh vào hai điểm nóng rủi ro: Trung Tây Mỹ và Tây Phi nhiệt đới.
Ở vùng thứ nhất, Jiang lưu ý, hạn hán trở nên thường xuyên hơn và khốc liệt hơn trong những năm gần đây – thậm chí ngay ở một trong những vùng canh tác tiên tiến bậc nhất về công nghệ và sản lượng.
“Phát hiện của chúng tôi cho thấy vùng này phụ thuộc cao vào độ ẩm từ đất liền, từ đất ở và cây trồng xung quanh, có thể làm khuếch đại hạn hán thông qua cái mà chúng tôi gọi là ‘những vòng phản hồi mưa’”, Jiang nói. “Khi vùng đất này trở nên khô hạn hơn, nó sẽ giảm thiểu bốc hơi, và dẫn đến làm giảm lượng mưa trong tương lai – tạo ra một chu kỳ hạn hán tự tăng cường.”
Do vùng này cũng là vùng cung cấp chính cho thị trường bột toàn cầu, sự đứt gãy có thể có những hiệu ứng lan truyền xa hơn biên giới Mỹ. Jiang đề xuất là các nhà sản xuất Trung tây có thể cần quan tâm nhiều hơn đến quản lý độ ẩm đất, tưới tiêu hiệu quả và lên kế hoạc theo thời gian để tránh gặp phải căng thẳng hạn hán.
Ngược lại, Tây Phí đối diện với tình trạng bất định hơn nhiều nhưng vẫn có thể đảo ngược. Việc mở rộng diện tích canh tác nhanh chóng và mất rừng mưa nhiệt đới xung quanh làm mất đi các nguồn tạo độ ẩm, cung cấp lượng mưa cho cả vùng.
“Điều này tạo ra một mâu thuẫn nguy hiểm”, Jiang nói. “Nông dân phá rừng để mở rộng diện tích canh tác nhưng những khu rừng đó lại giúp họ tạo ra lượng mưa cần thiết mà mùa vụ phụ thuộc. Nếu nguồn cung cấp độ ẩm biến mất thì an ninh lương thực của địa phương sẽ trở nên rủi ro nhiều hơn.”
Tuy nhiên, có cơ hội để sửa sai. “Đông Phi là nơi nằm ở tuyến đầu của thay đổi và đây là thời điểm cho hành động. Quản lý đất đai thông minh hơn – bảo vệ rừng và phục hồi các thảm thực vật – có thể giữ được lượng mưa và sự tăng trưởng nông nghiệp bền vững.”
Rừng như cỗ máy tạo mưa
Nghiên cứu nhấn mạnh rằng các khu rừng và các hệ thống tự nhiên đóng vai trò liên minh cốt lõi với nông nghiệp. Rừng cung cấp lượng hơi nước khổng lồ vào khí quyển thông qua hóa hơi và chuyển hóa (khi cây tạo ra hơi nước), gieo mây một cách hiệu quả để mang mưa đến cho những cánh đồng canh tác gần đó.
“Các cánh rừng thượng nguồn giống như những cỗ máy tạo mưa,” Jiang nói. “Bảo vệ các hệ sinh thái đó không chỉ có ý nghĩa về đa dạng sinh học mà còn có ý nghĩa với nông nghiệp bền vững.”
Công cụ quản lý đất và nước thông minh hơn
Nghiên cứu của Jiang đem lại một khung khoa học mới kết nối với quản lý đất đai, mẫu hình mưa và kế hoạch trồng trọt – một mối quan hệ có thể trở thành trung tâm các chiến lược ứng phó với hạn hán trong tương lai.
Kỹ thuật lập bản đồ dựa trên hình ảnh vệ tinh mới trong nghiên cứu có thể giúp các chính phủ và nông dân nhận diện nơi nào cần được đầu tư vào cơ sở hạ tầng thủy lợi, lưu trữ độ ẩm đất và bảo tồn rừng để duy trì lượng mưa cần thiết.
Thanh Phương dịch từ ĐH San Diego
