A equipe da Universidade do Texas em Austin que liderou um sistema de satélite gêmeo lançado em 2002 para fazer medições detalhadas da Terra, chamado de Experimento de Recuperação da Gravidade e Clima (GRACE), relatórios na edição mais recente da revista Nature Mudança Climática sobre as contribuições que suas quase duas décadas de dados fizeram para a nossa compreensão dos padrões climáticos globais.

Entre as muitas contribuições que GRACE fez:

• O GRACE registrou três vezes a massa de gelo perdida nas regiões polares e montanhosas desde o início das medições - uma consequência do aquecimento global.
• O GRACE permitiu medir a quantidade de calor adicionado ao oceano e a localização desse calor que permanece armazenado no oceano. GRACE forneceu observações detalhadas, confirmando que a maior parte do aquecimento ocorre nos 2 superiores, 000 metros dos oceanos.
• GRACE observou que dos 37 maiores aquíferos terrestres, 13 sofreram perda de massa crítica. Esta perda, devido a um efeito relacionado ao clima e um efeito antropogênico (induzido pelo homem), documenta a disponibilidade reduzida de produtos limpos, abastecimento de água doce para consumo humano.
• As informações coletadas do GRACE fornecem dados vitais para a agência federal United States Drought Monitor e lançam luz sobre as causas da seca e do esgotamento dos aqüíferos em lugares em todo o mundo, da Índia à Califórnia.

Pretende durar apenas cinco anos em órbita por um período limitado, missão experimental para medir pequenas mudanças nos campos gravitacionais da Terra, O GRACE operou por mais de 15 anos e forneceu uma visão sem precedentes sobre nossos recursos hídricos globais, de medições mais precisas da perda de gelo polar a uma melhor visão das correntes oceânicas, e o aumento do nível do mar global. A missão foi uma colaboração entre a NASA e o Centro Aeroespacial Alemão e foi liderada por pesquisadores do Centro de Pesquisa Espacial (CSR) da Escola de Engenharia Cockrell da UT.

O Texas Advanced Computing Center (TACC) da UT tem desempenhado um papel crítico neste projeto internacional nos últimos 15 anos, de acordo com Byron Tapley, a Clare Cockrell Williams Centennial Chair Emérito no Departamento de Engenharia Aeroespacial e Mecânica de Engenharia, que estabeleceu o Centro de Pesquisa Espacial na UT em 1981 e serviu como investigador principal da missão GRACE.

"À medida que a demanda por produtos científicos GRACE cresceu, A capacidade da TACC de atender a essas demandas cresceu. Foi uma transição perfeita para um ambiente de relatórios muito mais rico, " ele disse.

Medindo as mudanças na massa que causam desvios na força da força da gravidade nos vários sistemas da Terra - sistemas de água, mantos de gelo, atmosfera, movimentos de terra, e mais - os satélites podem medir pequenas mudanças nas interações do sistema terrestre.

"Ao monitorar os componentes físicos do sistema dinâmico da Terra como um todo, GRACE fornece uma visão geral holística e variável de tempo de como nossos oceanos, atmosfera e topografia da superfície terrestre interagem, "Tapley disse.

O sistema de dados para a missão é altamente distribuído e requer armazenamento e computação de dados significativos por meio de uma rede distribuída internacionalmente. Embora os produtos de dados finais para as soluções de CSR sejam gerados no TACC, há um esforço considerável na Alemanha por parte do Centro de Geofísica em Potsdam e do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) em Pasadena, Califórnia. A análise final de CSR na TACC começa com um downlink de dados dos satélites para um centro de coleta de dados brutos na Alemanha. Os dados são então transmitidos ao JPL, onde as medições primárias são convertidas em medições geofísicas que consistem em GPS, acelerômetro, quaternions de atitude, e as medições de alcance intersatélite de alta precisão coletadas por cada satélite durante um período de observação de um mês.

"A coleção de informações desta comunidade internacional é reunida pela capacidade de computação fundamental e a filosofia operacional da TACC para passar pela análise de dados desafiadora necessária para obter a visão de mudança de paradigma das interações da Terra, "Tapley disse.

Apesar de ser um empreendimento arriscado operando com financiamento mínimo, a missão GRACE superou todas as expectativas e continua a fornecer um conjunto crítico de medições.

"O conceito de usar os padrões gravimétricos em mudança na Terra como um meio de compreender as principais mudanças nas interações do sistema terrestre já havia sido proposto, "Tapley disse." Mas fomos os primeiros a fazer isso acontecer em um nível de medição que apoiou as necessidades da comunidade diversificada de ciências da Terra. "

Um dos benefícios notáveis ​​de trabalhar com TACC, de acordo com Tapley, é a capacidade de fazer perguntas cujas soluções não seriam viáveis ​​antes do TACC e de encontrar a capacidade de responder às perguntas.

"Como um exemplo, quando começamos a missão GRACE, nossa capacidade era observar modelos de gravidade caracterizados por aproximadamente 5, 000 parâmetros do modelo, cuja solução foi obtida em intervalos de análise aproximadamente anuais. Os modelos GRACE somente de satélite hoje são baseados em aproximadamente 33, 000 parâmetros que podemos determinar em um intervalo diário. Na reanálise final dos dados GRACE, pretendemos expandir esta parametrização para 4, 000, 000 parâmetros para o modelo médio. A interação com o TACC sempre esteve no contexto de:'Se a resposta a uma pergunta significativa requer cálculos extensos, vamos encontrar uma maneira de satisfazer esse requisito, '"Tapley disse.

Agora que a missão GRACE Follow-On, na qual o CSR continuará a desempenhar um papel, foi lançado com sucesso, a chance de continuar o registro GRACE para uma segunda medição multi-decadal das mudanças na massa em todo o sistema terrestre é possível. Engenheiros e cientistas prevêem que o intervalo de dados mais longo permitirá que eles vejam uma imagem ainda mais clara de como os padrões climáticos do planeta se comportam ao longo do tempo.