Os pesquisadores concluíram os primeiros voos de uma campanha de campo liderada pela NASA que visa uma das maiores lacunas na compreensão dos cientistas sobre os recursos hídricos da Terra:a neve.
A NASA usa o ponto de vista do espaço para estudar todos os aspectos da Terra como um sistema interconectado. Mas ainda existem obstáculos significativos para medir com precisão quanta água é armazenada nas regiões cobertas de neve do planeta. A quantidade de água na neve desempenha um papel importante na disponibilidade de água para beber, agricultura e energia hidrelétrica.
Digite SnowEx, uma campanha de pesquisa de vários anos liderada pela NASA para melhorar as medições de sensoriamento remoto de quanta neve está no solo em um determinado momento e quanta água está contida nessa neve. SnowEx é patrocinado pelo Programa de Hidrologia Terrestre na sede da NASA em Washington, D.C., e administrado pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. O primeiro ano da campanha terrestre e aérea ocorre em fevereiro, no oeste do Colorado.
"Esta é a campanha mais abrangente que já fizemos na neve, "disse Edward Kim, um cientista de sensoriamento remoto da NASA Goddard e o cientista do projeto SnowEx. "Um exército de quase 100 cientistas de universidades e agências dos EUA, Europa e Canadá estão participando. Nosso objetivo é encontrar e refinar as melhores técnicas de medição de neve e como elas podem funcionar juntas. "
Os cientistas sabem que precisarão de vários sensores para medir o conteúdo de água na neve. "Nenhum instrumento é perfeito, "disse Charles Gatebe da NASA Goddard, Cientista adjunto do projeto SnowEx e cientista sênior da Associação de Pesquisas Espaciais das Universidades. "Um dos nossos maiores problemas é detectar neve através das árvores. Vamos trabalhar em estreita colaboração com nossa equipe de solo para tentar novas técnicas para ver se podemos descobrir como fazer isso com precisão."
Por que neve?
Mais de um sexto da população mundial depende da neve sazonal para obter água. No oeste dos EUA, quase três quartos do fluxo anual de água que fornece o suprimento de água chega quando a primavera e o verão derretem dos blocos de neve nas montanhas. Agora mesmo, as previsões de fluxo podem variar amplamente devido aos locais de medição do solo limitados. Esta é uma das razões pelas quais os cientistas e gestores de recursos estão interessados em uma visão abrangente do espaço do que eles chamam de equivalente água-neve - a quantidade de água líquida contida na cobertura de neve. Os cientistas usam o equivalente da água da neve para estimar a quantidade de água que vai derreter em riachos de montanha, rios e reservatórios.
A neve também afeta e é afetada pelo clima. Os cientistas detectaram mudanças na quantidade de neve e no tempo do degelo que acompanham outras mudanças causadas pelo aquecimento do clima da Terra. Embora os satélites não consigam medir o equivalente da neve-água com precisão em todas as paisagens com neve, satélites monitoraram a extensão de áreas cobertas de neve sazonal por décadas. Desde 1967, A cobertura de neve da primavera no Hemisfério Norte diminuiu cerca de 1 milhão de milhas quadradas. A perda da cobertura de neve resulta na absorção de mais luz solar pela Terra, acelerando o aquecimento do planeta.
No ar, no chão
Os instrumentos e técnicas desenvolvidos em campanhas como o SnowEx podem um dia resultar em uma missão espacial de observação de neve. "Também descobriremos uma maneira melhor de otimizar o uso dos satélites existentes para fazer medições, "disse Jared Entin, gerente de programa do Programa de Hidrologia Terrestre na Sede da NASA.
Cinco aeronaves com um total de 10 sensores diferentes fazem parte da campanha SnowEx. De uma base de operações na Base Aérea de Peterson, Colorado Springs, SnowEx implantará uma aeronave P-3 Orion operada pelo Scientific Development Squadron ONE (VXS-1), estacionado na Estação Aérea Naval Patuxent River, Maryland. Jatos de alta altitude da NASA voarão do Johnson Space Center da NASA em Houston, e Armstrong Flight Research Center da NASA em Palmdale, Califórnia. Um King Air e um Twin Otter voarão de Grand Junction, Colorado.
Os aviões levarão um sensor de micro-ondas passivo e quatro ativos que são bons para medir o equivalente da neve-água na neve seca, mas são menos ideais para medir neve em florestas ou cobertura de neve leve; uma câmera infravermelha térmica e um termômetro remoto (KT-15) para medir a temperatura da superfície; instrumento a laser que é bom para medir a profundidade da neve e o equivalente da água da neve através das árvores; um espectrômetro de imagem que mede o albedo da neve - a quantidade de luz solar refletida e absorvida pela neve, que controla a velocidade do derretimento da neve e o tempo de seu escoamento. O King Air carrega o Observatório Aerotransportado de Neve do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia. ASO é o primeiro sistema de sensoriamento remoto a medir a profundidade da neve, água da neve equivalente e albedo da neve em bacias montanhosas inteiras, e quantificou exclusivamente o equivalente da água da neve em regiões montanhosas desde 2013.
A parte de campo da campanha é baseada em Grand Mesa e na Bacia do Senador Beck. Os cientistas usarão procedimentos de medição e amostragem que permitirão à equipe validar as medições de sensoriamento remoto adquiridas pelos vários sensores nas várias aeronaves. Equipamentos tradicionais e de alta tecnologia estão sendo usados para a campanha terrestre, incluindo poços de neve e instrumentos de sensoriamento remoto içados a 12 metros de altura em caminhões com grua.
"O grande desafio para a campanha terrestre é coletar medições de campo de alta qualidade e, ao mesmo tempo, manter todos seguros e saudáveis nesses ambientes hostis, "disse Kelly Elder, pesquisador de hidrólogo com a Estação de Pesquisa das Montanhas Rochosas do Serviço Florestal dos EUA, Fort Collins, Colorado, quem está liderando a campanha geral de campo.
Os cientistas estarão trabalhando acima de 10, 000 pés em condições potencialmente ventosas e congelantes até 10 horas por dia. Eles precisam de óculos de proteção para neve ou óculos de sol para proteger os olhos. A hipotermia é uma ameaça muito real, portanto, os pesquisadores usam roupas especiais projetadas para afastar o suor e mantê-los secos. As equipes usam raquetes de neve, esquis e motos de neve para acessar os locais de medição do solo em Grand Mesa e Senator Beck Basin.
A área de estudo da Bacia de Pesquisa do Senador Beck fica próxima às cabeceiras da Bacia do Rio Grande. "Suas áreas de pesquisa são os primeiros grandes sistemas montanhosos a favor do vento do deserto do sudoeste e do planalto do Colorado, tornando-o um lugar ideal para estudar os efeitos da poeira no degelo, "disse Hans-Peter Marshall, da Boise State University, que está liderando as operações terrestres na Bacia de Pesquisa do Senador Beck. "Grand Mesa foi escolhida por sua planura e variedade de condições florestais, "disse Chris Hiemstra, um físico pesquisador do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, e a liderança para as operações terrestres de Grand Mesa. A variedade de terrenos e ambientes torna os locais no solo bons modelos para o desenvolvimento de medições globais de neve.
O equipamento de solo foi instalado em setembro de 2016, antes que a neve começasse a cair. Um local próximo a um acampamento hospedará equipamentos especializados grandes demais para serem movidos. Este esforço de local de observação em escala local é liderado por Ludovic Brucker da NASA Goddard. Equipes de 50 pesquisadores estão fazendo medições no terreno, rodando dentro e fora do campo todas as semanas durante um período de três semanas.
Os dados adquiridos da campanha SnowEx serão armazenados no National Snow and Ice Data Center em Boulder, Colorado, e estará disponível para qualquer pessoa sem nenhum custo, como é o caso com todos os dados da NASA. Após o trabalho de campo, Os cientistas do SnowEx irão analisar os dados e recomendar à NASA como proceder nos próximos anos. "Esta campanha irá gerar as melhores ideias da comunidade global de especialistas em neve, "Kim disse. O senador Beck Basin é administrado pelo Centro de Estudos de Neve e Avalanche CSAS, uma organização sem fins lucrativos que hospeda estudos de pesquisa sobre a neve acumulada na bacia.
