Изображение предоставлено НАСА.
В то время как города обеспечивают жизненно важную среду обитания для процветания людей, похоже, что города США были построены на самых плодородных почвах, что, согласно исследованию НАСА и других исследователей, снижает вклад этих земель в пищевую сеть Земли и человеческое сельское хозяйство.
Хотя на города приходится всего 3 процента континентальной территории США, продукты питания и волокна, которые можно было бы там выращивать, конкурируют с текущим производством на всех сельскохозяйственных землях США, которые покрывают 29 процентов территории страны. Марк Имхофф, исследователь НАСА и ведущий автор текущей статьи, и соавтор Лахуари Боунуа из НАСА и Университета Мэриленда, Колледж-Парк, добавил, что на протяжении всей истории люди селились в районах с лучшими землями для выращивания продуктов питания.
«Урбанизация следует за сельским хозяйством - это естественный и важный человеческий процесс», - сказал Имхофф. На протяжении всей истории высокопродуктивные сельскохозяйственные земли приносили в регион продукты питания, богатство и торговлю, что способствовало развитию поселений.
«Урбанизация - это не плохо. Это очень полезный способ для общества собраться вместе и поделиться ресурсами », - сказал Боунуа. «Но было бы лучше, если бы это планировалось в сочетании с другими факторами окружающей среды». Подобные исследования, опубликованные в текущем выпуске «Дистанционного зондирования окружающей среды», могут в будущем привести к разработке более разумных стратегий роста городов.
Исследователи использовали два спутника, предлагающие комбинацию данных дневных и ночных наблюдений Земли и биофизическую компьютерную модель, чтобы получить оценки годовой чистой первичной продуктивности (NPP). NPP измеряет рост растений, описывая скорость, с которой растения используют углерод из атмосферы для создания нового органического вещества посредством фотосинтеза. АЭС питает сложную пищевую сеть Земли и определяет количество углекислого газа, парникового газа, который растения удаляют из атмосферы.
Данные о ночном освещении, полученные в рамках программы оборонных метеорологических спутников, и карта классификации растительности, созданная в Институте космических исследований имени Годдарда НАСА в Нью-Йорке, использовались для изображения городских, периферийных и пригородных районов Соединенных Штатов. Таким образом, исследователи рассчитали площадь и расположение городских и сельскохозяйственных земель США.
Кроме того, для расчета индекса нормализованной разницы растительности использовались наблюдения, полученные с помощью усовершенствованного радиометра с очень высоким разрешением на борту спутников, находящихся на полярной орбите Национального управления океанических и атмосферных исследований. Этот индекс является мерой здоровья растений, основанный на принципе поглощения солнечного излучения в красной части спектра солнечного света, используемого для фотосинтеза во время роста растений. Затем эти данные были введены в компьютерную модель Стэнфордского университета для расчета АЭС.
Компьютерная модель создала потенциальный до-городской ландшафт Америки, который использовался для сравнения и оценки сокращения АЭС из-за текущей трансформации городских земель.
Что касается континентальной части Соединенных Штатов, то по сравнению с предгородским ландшафтом, в современных городах снижение ЧЭС ежегодно составляет 1,6 процента. Эта потеря компенсирует ежегодный прирост АЭС на 1,8 процента от увеличения сельскохозяйственных угодий. Результат поразителен, учитывая небольшую площадь, которую занимают города по сравнению с сельскохозяйственными районами.
Уменьшение такого масштаба имеет совершенно неизвестные последствия для биологического разнообразия, но оно приводит к уменьшению количества доступной энергии для видов, составляющих сложную пищевую сеть Земли. Утрата высокоплодородных земель для ведения сельского хозяйства также оказывает давление на другие средства удовлетворения потребностей растущего населения в продуктах питания и клетчатке. В местном масштабе урбанизация может увеличить ЧЭС, но только там, где природные ресурсы ограничены. Он приносит воду в засушливые районы, а «городские острова тепла» продлевают вегетационный период вокруг городских окраин в холодных регионах. Эти преимущества, однако, не компенсируют общего негативного воздействия урбанизации на АЭС.
Ученые НАСА разработали карту городских огней, а Геологическая служба США использовала методику для создания данных индекса нормализованной разницы растительности. В число партнеров по исследованиям входят Междисциплинарный центр наук о системе Земли Мэрилендского университета, Всемирный фонд дикой природы и Центр природоохранной биологии Стэнфордского университета.
Первоисточник: Пресс-релиз НАСА