p Em 17 de março, 2002, o German-U.S. A dupla de satélites GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) foi lançada para mapear o campo gravitacional global com uma precisão sem precedentes. A missão durou 15 anos, mais de três vezes mais do que o esperado. Quando os dois satélites queimaram na atmosfera da Terra no final de 2017 e início de 2018, eles registraram o campo gravitacional da Terra e suas mudanças ao longo de mais de 160 meses. p Esta chamada gravimetria de satélite resolvida no tempo torna isso possível, entre outras coisas, para monitorar o ciclo da água terrestre, o balanço de massa dos mantos de gelo e geleiras, e a mudança do nível do mar, e, assim, compreender melhor os mecanismos do sistema climático global, avaliar com precisão tendências climáticas importantes, e prever possíveis consequências.

p Uma revisão no jornal Nature Mudança Climática agora apresenta destaques no campo da pesquisa climática com base em observações GRACE.

p Lençóis de gelo e geleiras

p GRACE produziu a primeira medição direta da perda de massa de gelo de mantos de gelo e geleiras. Anteriormente, só havia sido possível estimar as massas e suas mudanças por métodos indiretos. Nos primeiros dois anos da missão, já era possível observar sinais claros de perda de massa de gelo na Groenlândia e na Antártica. Os dados medidos mostraram que 60 por cento da perda total de massa é devido ao aumento da produção de derretimento em resposta às tendências de aquecimento do Ártico, enquanto 40 por cento é devido a um aumento do fluxo de gelo no oceano. De acordo com os dados do GRACE, entre abril de 2002 e junho de 2017, A Groenlândia perdeu cerca de 260 bilhões de toneladas de gelo por ano, Antártica cerca de 140 bilhões de toneladas. Além das tendências de longo prazo, os dados do campo gravitacional também fornecem evidências dos efeitos diretos dos fenômenos climáticos globais, como o El Niño, nas camadas de gelo e geleiras em todo o mundo.

p Armazenamento de água terrestre

p Entre as contribuições mais impactantes da missão GRACE está a revelação da mudança da paisagem de água doce da Terra, que tem profundas implicações para a água, segurança alimentar e humana. As estimativas globais das tendências GRACE sugerem aumentar o armazenamento de água em latitudes altas e baixas, com diminuição do armazenamento em latitudes médias. Embora o registro do GRACE seja relativamente curto, esta observação de mudanças em grande escala no ciclo hidrológico global foi uma importante confirmação inicial das mudanças previstas pelos modelos climáticos ao longo do século XXI.

p A análise dos dados do GRACE também ajudou os pesquisadores a avaliar o nível do mar com mais precisão, já que o armazenamento de água doce em terra está ligado ao nível do mar por vários mecanismos. As análises dos dados do GRACE permitiram as primeiras estimativas das mudanças no armazenamento da água subterrânea a partir do espaço. Eles confirmam taxas excessivas de esgotamento das águas subterrâneas de aquíferos individuais em todo o mundo. Os dados sobre o armazenamento de água terrestre também contribuíram para a validação e calibração de vários modelos climáticos.

p Mudança do nível do mar e dinâmica do oceano

p Neste século, o aumento do nível do mar pode acelerar até 10 milímetros por ano, uma taxa sem precedentes durante os últimos 5.000 anos, e uma consequência direta e profunda do aquecimento do clima. Medições de alta precisão do nível do mar estão disponíveis desde o início de 1990, mas eles mostram apenas a mudança absoluta do nível do mar. Nos 25 anos entre 1993 e 2017, o nível do mar aumentou em média 3,1 milímetros por ano.

p Para descobrir como a expansão térmica, o derretimento do gelo e o influxo continental de água afetam o nível do mar, é necessário estudar a distribuição da massa da água. O GRACE demonstrou que 2,5 milímetros da subida média anual do nível do mar de 3,8 milímetros entre 2005 e 2017 é causada pelo afluxo de água ou outra massa e 1,1 milímetros pela expansão térmica da água. Resolver essa composição é importante para as projeções do nível do mar.

p Os dados GRACE fornecem uma restrição na mudança da massa do oceano, e, portanto, indiretamente no desequilíbrio de energia da Terra, que é uma métrica global fundamental das mudanças climáticas. O GRACE mostrou que a maior parte do aquecimento liberado pelo aumento da temperatura ocorre na parte superior dos 2.000 metros dos oceanos, que são os sumidouros de energia mais importantes da mudança climática. O GRACE também contribui para uma melhor compreensão da dinâmica e do impacto das correntes oceânicas, em particular para o Oceano Ártico.

p Aplicativos de serviço climático

p Os dados de campo gravitacional dos satélites GRACE melhoraram o Monitor de Secas dos Estados Unidos. Isso ajuda as autoridades dos EUA a reagir às secas de maneira oportuna e sensata. Com o Serviço Europeu de Gravidade para Melhor Gestão de Emergências (EGSIEM), a União Europeia promoveu um serviço concebido para identificar os riscos de inundação regionais o mais cedo possível. Entre abril e junho de 2017, testes com dados históricos de inundação ocorreram, mostrando que os indicadores de umidade para grandes bacias hidrográficas determinados pelo GRACE podem melhorar as previsões do Mississippi ou do Danúbio, por exemplo. Os resultados atuais também mostram que os dados GRACE podem ser usados ​​para prever o risco de incêndios florestais sazonais com mais precisão.

p O GFZ operou a missão GRACE junto com o Centro Aeroespacial Alemão (DLR), e do lado dos EUA com o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL). Em maio de 2018, as partes interessadas lançaram a missão de acompanhamento, Acompanhamento GRACE (GRACE-FO). Os primeiros mapas de campo gravimétrico mensais devem estar disponíveis para usuários internacionais até o final de julho deste ano. Dificuldades inesperadas atrasaram a apresentação dos produtos. "O motivo foi a falha de uma unidade de controle no segundo satélite GRACE-FO, "explica Frank Flechtner da GFZ." Isso tornou necessário mudar para a unidade de substituição instalada para tais cenários. Mas agora, com GRACE-FO, um registro de mais de duas décadas das mudanças de massa no sistema da Terra está ao nosso alcance. "

p Antecedentes:O peso da água

p Quanto maior a massa de um objeto, quanto maior sua atração gravitacional. Por exemplo, os Alpes exercem uma atração gravitacional maior do que as terras baixas da Alemanha do Norte. Quando os satélites orbitam a Terra e voam sobre uma região massiva, eles aceleram minimamente ao se aproximarem e diminuem a velocidade conforme voam para longe.

p Uma pequena parte da gravitação que emana da Terra é baseada na água sobre ou perto da superfície dos oceanos, rios, lagos, geleiras e subterrâneos. Esta água reage às estações, tempestades, secas ou outros efeitos climáticos. O GRACE aproveitou o deslocamento em massa da água registrando seu efeito na dupla de satélites que orbitava a Terra por 220 quilômetros consecutivos. Microondas foram usadas para medir sua distância. Essa distância mudou com o tempo devido à mudança de massa na Terra. A partir dos dados, os pesquisadores então calcularam mapas mensais das mudanças regionais na atração gravitacional da Terra e as mudanças causais nas massas na superfície.