一种新的监测方法使科学家能够更早识别干旱的开始。
及早预警意味着可以更早采取保护或补救措施，帮助减少损害。干旱导致全球超过20亿人面临缺水、野火、作物减产、森林衰败以及其他环境或经济困境。
“通过结合数千个气象站的地表和气温测量数据以及卫星图像，我们可以近乎实时地监测整个地区的当前状况，并确定干旱引发的热应激正在发生的具体地点，”杜克大学尼古拉斯环境学院环境科学教授詹姆斯·S·克拉克说。
“目前使用的其他方法依赖的数据可能需要一个月或更长时间才能获得，”克拉克说。“这意味着，直到实际干旱状况开始很久之后，科学家或管理人员才可能知道某个地区正遭遇干旱。”
克拉克和同事创建了一个免费的公共网站，名为Drought Eye，他们在网站上发布月度地图，根据最新热应激数据，标出美国本土可能正在发生干旱的地点。
他们测量的热应激，是某地气温与当地植物冠层表面温度之间的差异。通常，水分会通过植物叶片上的小孔（即气孔）蒸发到空气中，使这些冠层降温。这解释了为什么夏季森林里的正午气温比城市低。然而，在长时间无雨期间，这种冷却机制会失效。树木可利用的土壤水分变得有限。为了节约水分，树木会关闭气孔，使冠层表面升温。
“这使我们推测，冠层与大气之间的温差可能是一种简单但准确度很高的指标，可在大陆尺度上衡量暖季和旱季由干旱引发的水分胁迫；在这些时期，野火及其他影响的威胁最为严重，及时监测至关重要，”尼古拉斯环境学院2017届毕业生比扬·赛义德纳斯罗拉说。他在博士论文研究中主导了这项工作。
为验证这一假设，他利用数千个地点的热应激测量数据，回溯性地“预测”了过去15年美国本土相连地区的干旱状况。随后，他使用其他广泛采用的干旱指数进行了类似测试，以比较新旧方法中哪一种得出的结果最接近历史记录。
“在我们考察的干旱指标中，热应激的相关性最高，并且在各种大气和气候条件下，对干旱开始时间的‘预测’最准确，”赛义德纳斯罗拉说。他目前是哈佛大学和北亚利桑那大学的环境科学博士后研究员。
克拉克说，这一新指数将帮助地方当局迅速评估野火风险，或确定需要限制用水的地区。它还可以揭示森林衰败正在发生的区域——森林衰败会影响森林健康，并可能增加野火风险——因为树木开始枯死时会停止蒸腾。这类衰败往往与虫害侵袭或其他环境胁迫有关，是美国西部许多地区面临的一大问题。
研究结果发表于期刊《农业与森林气象学》研究数据来自陆地气象站、美国国家航空航天局（NASA）的MODIS卫星以及PRISM气候数据。研究经费由美国国家科学基金会和杜克大学提供。
