Depth-dependent propagation of precipitation deficits through the root zone and cropland exposure to soil-moisture drought across China
Questo studio quantifica la propagazione della carenza di precipitazioni in funzione della profondità nell'umidità del suolo in tutta la Cina (2000–2022), rivelando che, sebbene l'SPI-3 sia il predittore meteorologico più efficace, gli indici di precipitazione da soli non riescono a catturare la natura spazialmente connessa e persistente delle siccità nella zona radicale che espongono in modo sproporzionato le terre coltivate orientali.
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La siccità raramente è un evento singolo; è un processo che si muove attraverso il paesaggio. Inizia quando il cielo smette di piovere, ma il danno alle colture avviene molto più tardi, nel profondo del sottosuolo, dove le radici delle piante bevono. Quando la pioggia viene meno, il suolo non si asciuga tutto in una volta. Lo strato superficiale della terra, dove germogliano i semi, perde rapidamente la sua umidità mentre il sole e il vento la sottraggono. Il suolo più profondo, tuttavia, trattiene l'acqua più a lungo, agendo come un serbatoio a rilascio lento che mantiene in vita le piante anche dopo che la superficie si è trasformata in polvere. Comprendere quanto tempo occorra affinché la mancanza di pioggia raggiunga questi diversi strati di profondità, e quanto diventino grandi le conseguenti chiazze secche, è fondamentale per gli agricoltori e i gestori delle risorse idriche. Se osserviamo solo il pluviometro, perdiamo la storia di come la terra stessa reagisce al tempo.
Un ricercatore si è proposto di mappare questa storia nascosta attraverso il vasto e variegato paesaggio della Cina. Voleva sapere esattamente come una carenza di pioggia viaggi dalla superficie verso il basso attraverso la zona radicale e quanto terreno agricolo del paese venga intrappolato nei conseguenti periodi di siccità. Per farlo, ha esaminato i dati dal 2000 al 2022, coprendo un periodo di oltre due decenni. Ha iniziato testando cinque diversi modi per misurare la pioggia tramite satelliti e modelli informatici rispetto ai registri di 840 stazioni a terra. Ha scoperto che un particolare set di dati, che si basa fortemente sulle misurazioni a terra, corrispondeva meglio alla realtà del campo rispetto agli altri. Utilizzando questo affidabile record delle precipitazioni, ha calcolato con quale frequenza si verificavano i deficit di pioggia e li ha confrontati con i reali livelli di umidità nel suolo, separando il terreno in uno strato superiore (i primi 40 centimetri) e uno strato inferiore (da 40 a 100 centimetri di profondità).
Il ricercatore ha scoperto che il suolo risponde al tempo secco con velocità diverse a seconda della profondità considerata. Lo strato superiore reagisce rapidamente; quando la pioggia cessa, l'umidità in quel punto diminuisce entro un mese circa. Lo strato più profondo risponde molto più lentamente, impiegando più di un mese per mostrare gli stessi segni di stress, ma una volta che si asciuga, rimane secco più a lungo. Ciò significa che un breve periodo di siccità potrebbe danneggiare lo strato superficiale lasciando però intatte le radici profonde, mentre una lunga siccità può col tempo drenare l'intero sistema radicale. Il ricercatore ha scoperto che un periodo di osservazione retroattivo di tre mesi per le precipitazioni era il modo migliore per prevedere quando il suolo sarebbe diventato troppo secco per le colture, sebbene anche questo metodo non fosse perfetto. In molti casi, i dati sulle precipitazioni da soli non potevano dire esattamente quando la siccità del suolo sarebbe iniziata o quanto sarebbe durata, perché la storia del suolo stesso e le condizioni locali giocano un ruolo enorme.
Forse il risultato più sorprendente è stato quanto sia distribuito in modo disomogeneo il danno. Il ricercatore ha tracciato ogni singolo evento di siccità connesso attraverso il paese, osservando come crescesse, si fondesse e si muovesse nel tempo. Ha scoperto che, mentre c'erano centinaia di migliaia di piccole e locali chiazze secche, una minuscola frazione dei grandi eventi era responsabile della stragrande maggioranza dei danni. L'unico percento di questi eventi di siccità ha interessato tra il 71 e il 78 percento di tutti i terreni agricoli esposti alla siccità del suolo durante il periodo di studio. Queste grandi siccità non erano casuali; tendevano a raggrupparsi nelle pianure agricole orientali, dove si coltiva la maggior parte dei prodotti agricoli della Cina. Al contrario, le regioni occidentali, più aride e con altitudini maggiori, hanno mostrato una connessione più debole tra pioggia e umidità del suolo, con ritardi più lunghi prima che il suolo profondo avvertisse gli effetti di un periodo secco.
Lo studio ha anche testato se fosse possibile prevedere la secchezza del suolo guardando semplicemente il meteo, senza conoscere preventivamente lo stato del suolo. Hanno utilizzato modelli informatici avanzati per vedere se pioggia, temperatura e umidità potessero spiegare le condizioni del suolo. I modelli potevano spiegare solo una piccola parte della variazione, provando che il suolo possiede una forte memoria delle proprie condizioni passate che il meteo da solo non può prevedere. Ciò suggerisce che per comprendere veramente la siccità agricola, non possiamo limitarci a guardare le nuvole. Dobbiamo anche monitorare il suolo stesso, prestando attenzione a quanto in profondità arrivi l'aridità e quanto diventino ampie le aree colpite. Concentrandoci su questi eventi connessi su larga scala, piuttosto che solo sui totali locali delle precipitazioni, possiamo comprendere meglio quali parti del paesaggio siano più vulnerabili e quando inizia il vero pericolo per le colture.
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