Quando você ouvir notícias sobre a perda de gelo da Groenlândia ou da Antártica, um aquífero na Califórnia que está se esgotando, ou uma nova explicação para uma oscilação na rotação da Terra, você pode não perceber que todas essas descobertas podem depender de dados de uma única missão:o Experimento de Recuperação da Gravidade e Clima dos EUA-Alemanha (GRACE). Dados GRACE, coletados de 2002 a 2017, enquanto a missão estava ativa, ainda estão sendo usados ​​para melhorar nossa compreensão da água em movimento e seus efeitos às vezes surpreendentes em nosso planeta. Um novo documento reúne resumos recém-calculados e existentes dos principais resultados que o GRACE gerou, apresentando a amplitude de tópicos que a missão iluminou ao longo dos anos.

“A água é um importante sinal da saúde do planeta, "disse Michael Watkins, o cientista do projeto GRACE original e agora diretor do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia. "Mas a água é difícil de rastrear em algumas formas - por exemplo, gelo polar ou água armazenada no subsolo. Precisamos entender esses componentes tão bem quanto entendemos a água em suas formas mais facilmente avaliáveis ​​ao redor do globo. Isso é o que GRACE nos permitiu fazer. "Os cientistas têm usado esse conhecimento cada vez maior de como a água se move e é armazenada na Terra para entender o clima global e como ele está mudando.

Byron Tapley, O investigador principal original do GRACE e a força motivadora por trás da missão (agora aposentado da Universidade do Texas em Austin), é o autor principal do novo artigo. Intitulado "Contributions of GRACE to Understanding Climate Change" e publicado na revista Nature Mudança Climática , ele resume os resultados mais recentes e as novas percepções que o GRACE possibilitou até o presente. A revisão, que cobre aspectos da técnica de medição GRACE, descobertas científicas e a relevância para aplicativos de serviços climáticos, foi escrito por uma equipe distinta de especialistas GRACE. A maioria dos autores contribuiu para a missão GRACE antes mesmo de seu lançamento e fez um trabalho inovador com seus dados.

Como a medição da gravidade revela a água em movimento

GRACE e seu sucessor, GRACE Follow-On, foram projetados para medir as mudanças na atração gravitacional que resultam de mudanças na massa na Terra. Mais de 99 por cento da atração gravitacional média da Terra não muda de um mês para o outro. Isso porque vem da massa da própria Terra sólida - sua superfície e interior - e que raramente se move, ou se move muito lentamente. Água, por outro lado, move-se continuamente em quase todos os lugares:a neve cai, o fluxo das correntes oceânicas, o gelo derrete e assim por diante. À medida que os satélites gêmeos GRACE orbitavam a Terra, um seguindo de perto o outro, as mudanças na massa abaixo mudaram a distância entre os dois satélites muito ligeiramente. O registro dessas mudanças foi analisado para criar mapas globais mensais de mudanças e redistribuição da massa da Terra perto da superfície.

"Foi um desafio escrever uma análise representativa de oito páginas das conquistas do GRACE, que foram documentados em mais de 3, 000 publicações revisadas por pares, "disse Ingo Sasgen, Cientista do GRACE do Centro Helmholtz de Pesquisa Polar e Marinha do Alfred Wegener Institute em Bremerhaven, Alemanha, quem coordenou o novo papel. "Queríamos transmitir como a missão GRACE realmente era única e como seus dados são importantes para entendermos como as mudanças climáticas afetam a água armazenada no oceano, no gelo e nos continentes. "Aqui estão alguns exemplos.

Groenlândia e Antártica. O artigo atualiza estudos anteriores para relatar que durante a vida da missão GRACE, A Groenlândia perdeu 258 gigatoneladas de gelo por ano, com o valor variando em mais de 50% de ano para ano, em grande parte em resposta às temperaturas durante os meses de verão. "O Ártico está esquentando cerca de duas vezes mais rápido que a média global, com a perda de massa de gelo e aumento do nível do mar sendo as principais consequências, "disse Sasgen." Com o GRACE, fomos capazes de fazer um orçamento mensal para a perda de massa de geleiras e mantos de gelo em todo o mundo. Esses dados melhoraram drasticamente nossa compreensão dos processos em jogo nessas áreas remotas e sua sensibilidade às mudanças climáticas. "A Antártica perdeu 137 gigatoneladas por ano em média, mas a taxa anual de perda variou em mais de 150%, principalmente devido a flutuações na neve. O GRACE também descobriu que essas grandes flutuações ocorrem principalmente no oeste da Antártica e se correlacionam bem com os eventos do El Niño, que afetam a quantidade de precipitação que atinge o continente.

Mudanças no armazenamento de água em terra. GRACE revelou que menos água agora está sendo armazenada naturalmente em regiões terrestres de latitude média (ou seja, essas regiões estão recebendo menos precipitação e estão se tornando mais secas) e mais está sendo armazenado em regiões de alta e baixa latitude (ou seja, essas regiões estão ficando mais úmidas). Os modelos climáticos há muito previram que a mudança climática global trará essa tendência, portanto, as observações fornecem uma confirmação inicial importante dos modelos.

Aumento do nível do mar. O nível do mar subiu mais de 1,5 polegadas (3,7 centímetros) por década, em média, no globo de 2005 a 2016. Existem duas causas principais para essa mudança:o escoamento do derretimento das placas de gelo e geleiras, e a expansão da própria água do oceano à medida que se aquece. Além de monitorar mudanças nos mantos de gelo e geleiras, O GRACE pôde detectar o quanto o aumento do nível do mar foi devido à água anteriormente presa no gelo em terra sendo adicionada ao oceano. Os dados mostram que essa fonte aumentou ao longo da missão e atualmente é responsável por cerca de dois terços do aumento do nível do mar.

"GRACE proporcionou uma mudança de paradigma em nossa visão de como os oceanos, os componentes da atmosfera e da superfície terrestre interagem, "disse Tapley." Por exemplo, GRACE mostrou que a água que sai das calotas polares é igual ao aumento da massa de água nos oceanos, dando a confirmação do uso desta importante medida na avaliação do armazenamento de calor nos oceanos. "

Além de seu valor para a pesquisa, Tapley apontou, "O GRACE também é um recurso importante para avaliar o estado da água doce e auxiliar no seu gerenciamento." Para melhorar as previsões de inundações para a Europa, o Serviço Europeu de Gravidade para Melhor Gestão de Emergências usa os dados GRACE para observar os níveis de saturação do solo semanas antes da temporada de enchentes. Os pesquisadores descobriram que o conhecimento de níveis anormalmente altos de armazenamento subterrâneo de água pode aumentar o tempo de espera em avisos de pico de enchente do rio em até seis semanas. Em situações onde a água doce é escassa, Os dados do GRACE apóiam o Monitor de Secas dos EUA, que rastreia a seca nos Estados Unidos e seus territórios e é amplamente utilizado por gestores em níveis federal e estadual

O valor do GRACE para a comunidade científica foi reconhecido em seus primeiros dois anos de operação, e a comunidade recomendou fortemente que a missão continuasse sem grandes lacunas de dados. Para conseguir isso, A NASA e o Centro Alemão de Pesquisa de Geociências (GFZ) lançaram um sucessor, GRACE Follow-On, em maio de 2018. GRACE-FO completou todas as suas fases de verificação e em breve começará a lançar mapas mensais de mudanças em massa na Terra. "O GRACE-FO nos permite continuar o legado revolucionário do GRACE, "Watkins disse." Com certeza haverá descobertas mais inesperadas e inovadoras pela frente. "

O GRACE foi implementado como uma missão conjunta da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão. GRACE foi a primeira missão liderada por um investigador principal implementada no Programa Earth System Pathfinder. A equipe de implementação incluiu a Universidade do Texas em Austin, JPL e o GFZ. O JPL gerenciou a implementação e as operações do Diretório de Missões Científicas da NASA em Washington. A Caltech em Pasadena gerencia o JPL para a NASA.