Uma equipe liderada pela NASA dará início a uma ambiciosa campanha aerotransportada para determinar qual combinação de sensores funcionaria melhor na coleta de medições globais de neve-água do espaço - crítico para compreender e gerenciar os recursos de água doce do mundo. Cientistas do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland está fornecendo tecnologia para a missão.

A primeira campanha de inverno do esforço plurianual, chamado SnowEx, começa em 6 de fevereiro, disse Ed Kim, o cientista do projeto SnowEx da NASA Goddard. "SnowEx tem tudo a ver com desafiar as técnicas e algoritmos de detecção ... até que eles quebrem, "disse ele." Só então aprenderemos quando e onde cada técnica funciona ou não e, claro, porque. Essa é a chave para encontrar a combinação ideal para uma futura missão de satélite de neve. "

Equivalente de água de neve, The Sweet Spot

Embora os satélites tenham dado aos cientistas meio século de mapas de cobertura de neve, mostrando a extensão da neve sobre a paisagem, eles se mostraram pouco confiáveis ​​em ajudar os cientistas a determinar o equivalente neve-água, ou SWE, que é a quantidade de água que a neve contém. Atualmente, O SWE pode ser medido no campo ou calculado usando uma combinação de observações baseadas no espaço e modelagem.

Para calcular o SWE - informações de vital importância para os gestores de recursos hídricos, para não falar das mais de um bilhão de pessoas em todo o mundo que dependem de pacotes de neve para obter água - os cientistas usam algoritmos e modelos de computador sofisticados que consideram a profundidade e a densidade da neve. Contudo, mais preciso, medições de sensoriamento remoto são necessárias como entrada para melhorar os resultados do modelo.

As medições de sensoriamento remoto vêm de sensores aerotransportados ou espaciais, que recebem radiação passivamente, ou emitem radiação ativamente direcionada para o solo. A radiação então interage com o alvo e, subsequentemente, é recebida de volta no sensor. Contudo, florestas e topografia complexa podem confundir e complicar os sinais de sensoriamento remoto.

Consequentemente, vários sensores serão acionados para determinar qual combinação de sensores funciona melhor em diferentes condições de neve. O conhecimento será aplicado na formulação de uma missão baseada no espaço para medir a neve e outras características da criosfera globalmente. Também pode ser usado para determinar como as medições de missões projetadas para outros fins podem ajudar na avaliação do IUE global.

Quanto à medição de IUE, cada sensor oferece recursos e limitações. Sensores de micro-ondas ativos e passivos são úteis para medir SWE, independentemente das nuvens ou escuridão, contanto que a neve não esteja molhada, Kim disse. Alguns podem ver neve rasa, enquanto outros perdem a sensibilidade em condições de neve profunda com um alto IUE. Lidar, por outro lado, não satura para neve profunda, não é eficaz para neve rasa, e não pode ver através das nuvens. Todos os sensores têm problemas em áreas densamente florestadas, embora lidar e outros mostrem muita promessa.

"Nunca antes tivemos a oportunidade de combinar esses sensores específicos em uma campanha, "explicou Dorothy Hall, um pesquisador da Michigan State University e ex-cientista de Goddard que está na equipe organizadora do SnowEx. "Precisamos avaliar o desempenho de cada sensor para a medição das propriedades da neve, e como eles podem ser usados ​​juntos, para medir o SWE com precisão em diferentes coberturas de terra. "

Determinando o Ponto de Ruptura

Para determinar a eficácia de cada técnica de sensoriamento remoto, a equipe começará a voar vários sensores aerotransportados em fevereiro sobre Grand Mesa, Colorado. Este local foi selecionado pela comunidade de neve da NASA em uma reunião realizada na Universidade de Washington, em Seattle, na primavera passada. Um distinto gradiente de cobertura florestal em Grand Mesa o torna um local versátil para medir a neve em diferentes densidades florestais. "Era uma história de Cachinhos Dourados, "Kim disse." Queríamos um local onde não houvesse muitas ou poucas árvores. "

O Lidar pode ser usado para medir a profundidade da neve e o SWE se a topografia pré-neve e a densidade da camada de neve forem conhecidas. Assim, é necessário um levantamento da linha de base da área antes que a neve se acumule. Em setembro, o Observatório de neve aerotransportada do Jet Propulsion Laboratory voou um lidar para determinar as condições específicas do terreno pré-neve. Da mesma forma, certas técnicas de radar se beneficiam de dados de linha de base 'sem neve'. A equipe vai voar no radar da Agência Espacial Europeia, SnowSAR, no verão de 2017 para obter uma linha de base 'sem neve'.

Instrumentos Goddard da NASA

Quando a campanha começar em fevereiro, o conjunto de instrumentos SnowEx incluirá dois instrumentos fornecidos por Goddard:o radiômetro de imagem de micro-ondas Airborne Earth Science, de micro-ondas passivo, ou AESMIR, e a função de refletância bidirecional Radiômetro de absorção de nuvem, ou CAR. Dois sensores infravermelhos térmicos e uma câmera de vídeo também serão utilizados.

O Radar de Abertura Sintética de Veículo Aéreo Desabitado, ou UAVSAR, e o Interferômetro-A da Topografia da Geleira Aerotransportada e da Superfície do Gelo Terrestre, ou GLISTIN-A, também será voado para fornecer medições com duas técnicas experimentais de radar. O UAVSAR tentará sentir o SWE penetrando toda a camada de neve, enquanto o GLISTIN-A tentará detectar a profundidade da neve usando técnicas do tipo lidar. Em contraste, O SnowSAR da ESA emprega a abordagem de radar tradicional, que mede a quantidade de dispersão que ocorre dentro da neve acumulada.

Coleta de dados de verdade do solo

Um dos principais recursos da campanha é um programa robusto de informações terrestres projetado para validar os dados do sensor, Kim disse. Participação de parceiros federais, como o Serviço Florestal dos EUA e NOAA, bem como de parceiros internacionais do Canadá, Noruega, e outros países, é a chave para o sucesso desta missão. Kelly Elder, um cientista da neve do Serviço Florestal em Fort Collins, Colorado, está liderando esta parte da campanha SnowEx.

A grande ênfase, Contudo, permanece nos próprios sensores aerotransportados, disse Charles Gatebe, quem é o cientista adjunto do projeto SnowEx e investigador principal do Radiômetro de Absorção de Nuvem que voará durante a campanha. "Precisamos de uma missão de satélite que possa medir a neve globalmente, "disse ele." Estamos procurando as ferramentas. "