“MIT es un lugar donde los sueños se hacen realidad”, dice César Terrer, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Aquí en el MIT, Terrer dice que ha recibido los recursos necesarios para explorar las ideas que encuentra más emocionantes, y en la parte superior de su lista está la ciencia del clima. En particular, está interesado en las interacciones planta-suelo y cómo ambas pueden mitigar los impactos del cambio climático. En 2022, Terrer recibió una subvención inicial del Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS) para producir sistemas de monitoreo de sequías para agricultores. El proyecto está aprovechando una nueva generación de dispositivos de detección remota para proporcionar estrés hídrico de plantas de alta resolución a escala regional y global.
Al crecer en Granada, España, Terrer siempre tuvo aptitudes y pasión por la ciencia. Estudió Ciencias Ambientales en la Universidad de Murcia, donde realizó prácticas en el Departamento de Ecología. Utilizando herramientas de análisis computacional, trabajó en el modelado de la distribución de especies en respuesta al desarrollo humano. Al principio de su experiencia universitaria, Terrer dice que consideraba a sus profesores como «superhéroes» con una especie de destreza académica. Sabía que quería seguir sus pasos trabajando algún día como miembro de la facultad en la academia. Por supuesto, habría muchos pasos en el camino antes de lograr ese sueño.
Al completar sus estudios universitarios, Terrer fijó su mirada en roles de investigación emocionantes y aventureros. Pensó que tal vez realizaría trabajo de campo en la Amazonía, interactuando con las comunidades nativas. Pero cuando surgió la oportunidad de trabajar en Australia en un experimento de cambio climático de última generación que simula los niveles futuros de dióxido de carbono, se dirigió al sur para estudiar cómo reaccionan las plantas al CO.2 en un bioma de eucaliptos nativos de Australia. Fue durante esta experiencia que Terrer comenzó a interesarse mucho en el ciclo del carbono y la capacidad de los ecosistemas para amortiguar los niveles crecientes de CO2 causada por la actividad humana.
Alrededor de 2014, comenzó a profundizar en el ciclo del carbono cuando comenzó sus estudios de doctorado en el Imperial College de Londres. La pregunta principal que Terrer trató de responder durante su doctorado fue «¿podrán las plantas absorber los niveles futuros previstos de CO2 ¿en la atmósfera?» Para responder a la pregunta, Terrer se convirtió en uno de los primeros en adoptar la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y la detección remota para analizar datos de experimentos de cambio climático global de la vida real. Sus hallazgos de estos valores y observaciones de «verdad básica» dieron como resultado un artículo en la revista Ciencia. En él, afirmó que los modelos climáticos probablemente sobreestimaron la cantidad de carbono que las plantas podrán absorber para fines de siglo, por un factor de tres.
Después de puestos posdoctorales en la Universidad de Stanford y la Universitat Autónoma de Barcelona, seguidos de una prestigiosa beca Lawrence, Terrer dice que tenía «demasiadas ideas y no tenía suficiente tiempo para llevar a cabo todas esas ideas». Sabía que era hora de liderar su propio grupo. No mucho después de postularse para puestos docentes, aterrizó en el MIT.
Nuevas formas de monitorear la sequía
Terrer está empleando métodos similares a los que usó durante su doctorado para analizar datos de todo el mundo para su proyecto J-WAFS. Él y el postdoctorado Wenzhe Jiao recopilan datos de satélites de detección remota y experimentos de campo y utilizan el aprendizaje automático para encontrar nuevas formas de monitorear la sequía. Terrer dice que Jiao es un «mago de la teledetección», que fusiona datos de diferentes productos satelitales para comprender el ciclo del agua. Con la experiencia en hidrología de Jiao y el conocimiento de las plantas, el suelo y el ciclo del carbono de Terrer, el dúo es un equipo formidable para abordar este proyecto.
Según la Organización Meteorológica Mundial de las Naciones Unidas, el número y la duración de las sequías ha aumentado un 29 % desde 2000, en comparación con las dos décadas anteriores. Desde el Cuerno de África hasta el oeste de los Estados Unidos, la sequía está devastando la vegetación y estresando severamente los suministros de agua, comprometiendo la producción de alimentos y aumentando la inseguridad alimentaria. El monitoreo de la sequía puede ofrecer información fundamental sobre la ubicación, la frecuencia y la gravedad de la sequía, pero evaluar el impacto de la sequía en la vegetación es extremadamente desafiante. Esto se debe a que la sensibilidad de las plantas a los déficits de agua varía según las especies y los ecosistemas.
Terrer y Jiao pueden obtener una imagen más clara de cómo la sequía está afectando a las plantas empleando la última generación de observaciones de teledetección, que ofrecen imágenes del planeta con una resolución espacial y temporal increíble. Los productos satelitales como Sentinel, Landsat y Planet pueden proporcionar imágenes diarias desde el espacio con una resolución tan alta que se pueden distinguir árboles individuales. Junto con las imágenes y los conjuntos de datos de los satélites, el equipo está utilizando observaciones terrestres de datos meteorológicos. También están utilizando MIT SuperCloud en MIT Lincoln Laboratory para procesar y analizar todos los conjuntos de datos. El proyecto J-WAFS es uno de los primeros en aprovechar datos de alta resolución para medir cuantitativamente los impactos de la sequía en las plantas en los Estados Unidos con la esperanza de expandirse a una evaluación global en el futuro.
Ayudar a los agricultores y administradores de recursos
Cada semana, el Monitor de sequía de EE. UU. proporciona un mapa de las condiciones de sequía en los Estados Unidos. El mapa tiene resolución cero y es más un resumen o resumen de la sequía, incapaz de predecir futuros escenarios de sequía. La falta de una evaluación espaciotemporal integral de los impactos históricos y futuros de la sequía en la productividad de la vegetación global es perjudicial para los agricultores tanto en los Estados Unidos como en todo el mundo.
Terrer y Jiao planean generar métricas para el estrés hídrico de las plantas con una resolución sin precedentes de 10 a 30 metros. Esto significa que podrán proporcionar mapas de seguimiento de sequías a la escala de una granja típica de EE. UU., brindando a los agricultores datos más precisos y útiles cada uno o dos días. El equipo utilizará la información de los satélites para monitorear el crecimiento de las plantas y la humedad del suelo, así como el tiempo de retraso en la respuesta del crecimiento de las plantas a la humedad del suelo. De esta manera, Terrer y Jiao dicen que eventualmente podrán crear una especie de «pronóstico de estrés hídrico de la planta» que podría predecir los impactos adversos de la sequía con cuatro semanas de anticipación. «De acuerdo con la humedad actual del suelo y el tiempo de respuesta retrasado, esperamos predecir el estrés hídrico de las plantas en el futuro», dice Jiao.
Los resultados esperados de este proyecto brindarán a los agricultores, administradores de recursos de tierra y agua y tomadores de decisiones datos más precisos a nivel de finca específica, lo que permitirá una mejor preparación, mitigación y adaptación a la sequía. “Esperamos que nuestros datos sean de acceso abierto en línea, una vez que terminemos el proyecto, para que los agricultores y otras partes interesadas puedan usar los mapas como herramientas”, dice Jiao.
Terrer agrega que el proyecto «tiene el potencial de ayudarnos a comprender mejor los estados futuros de los sistemas climáticos y también a identificar los puntos críticos regionales con más probabilidades de experimentar crisis de agua a escala de gobierno nacional, estatal, local y tribal». También espera que el proyecto mejore nuestra comprensión de las respuestas del ciclo global de carbono-agua-energía a la sequía, con aplicaciones para determinar los impactos del cambio climático en los ecosistemas naturales en su conjunto.