Himalaya. Karakoram. Hindu Kush. Os nomes das altas cordilheiras da Ásia evocam aventura para aqueles que vivem longe, mas para mais de um bilhão de pessoas, esses são os nomes de sua fonte de água mais confiável.

A neve e as geleiras nessas montanhas contêm o maior volume de água doce fora das camadas de gelo polares da Terra, principais hidrólogos a apelidar esta região de Terceiro Pólo. Um sétimo da população mundial depende dos rios que fluem dessas montanhas para beber água e irrigar as plantações.

Mudanças rápidas no clima da região, Contudo, estão afetando o derretimento da geleira e o derretimento da neve. As pessoas na região já estão modificando suas práticas de uso da terra em resposta à mudança no abastecimento de água, e a ecologia da região está se transformando. As mudanças futuras provavelmente influenciarão a segurança alimentar e hídrica na Índia, Paquistão, China e outras nações.

A NASA está de olho em mudanças como essas em todo o mundo para entender melhor o futuro do ciclo da água em nosso planeta. Nesta região onde existem desafios extremos na coleta de observações no solo, O satélite da NASA e outros recursos podem produzir benefícios substanciais para a ciência do clima e tomadores de decisão locais encarregados de gerenciar um recurso já escasso.

A pesquisa mais abrangente já feita de neve, gelo e água nessas montanhas e como eles estão mudando agora está em andamento. Equipe de High Mountain Asia da NASA (HiMAT), liderado por Anthony Arendt da Universidade de Washington em Seattle, está em seu terceiro ano. O projeto consiste em 13 grupos de pesquisa coordenados estudando três décadas de dados sobre esta região em três grandes áreas:tempo e clima; gelo e neve; e riscos e impactos a jusante.

Todas essas três áreas estão mudando, começando com o clima. O aquecimento do ar e as alterações nos padrões das monções afetam o ciclo regional da água - a quantidade de neve e chuva que cai, e como e quando a neve acumulada e as geleiras derretem. Mudanças no ciclo da água aumentam ou diminuem o risco de perigos locais, como deslizamentos de terra e inundações, e têm amplos impactos na alocação de água e nas colheitas que podem ser cultivadas.

Tornando a Ciência Impossível Possível

Durante a maior parte da história humana, um estudo científico detalhado dessas montanhas era impossível. As montanhas são muito altas e íngremes, e o tempo muito perigoso. A era dos satélites nos deu a primeira oportunidade de observar e medir a cobertura de neve e gelo com segurança em lugares onde nenhum ser humano jamais pôs os pés.

"O crescimento explosivo da tecnologia de satélite tem sido incrível para esta região, "disse Jeffrey Kargel, um cientista sênior do Planetary Science Institute em Tucson, Arizona, e líder de uma equipe HiMAT estudando lagos glaciais. "Podemos fazer coisas que não podíamos fazer há dez anos - e há dez anos fizemos coisas que não podíamos antes." Kargel também deu crédito aos avanços na tecnologia da computação que permitiram a muito mais pesquisadores realizar grandes esforços de processamento de dados, que são necessários para melhorar a previsão do tempo sobre essa topografia complexa.

A equipe HiMAT de Arendt é encarregada de integrar os muitos, vários tipos de observações de satélite e modelos numéricos existentes para criar uma estimativa confiável do orçamento de água desta região e um conjunto de produtos que os formuladores de políticas locais podem usar no planejamento de mudanças no abastecimento de água. Uma série de conjuntos de dados por equipes HiMAT já foram carregados para o Distributed Active Archive Center da NASA no National Snow and Ice Data Center. Coletivamente, o conjunto de novos produtos é chamado de Caixa de Ferramentas Glacier and Snow Melt (GMELT).

Perigos da Barragem de Detritos e Outros Impactos

Há alguma urgência em completar a caixa de ferramentas, porque as mudanças nos padrões de derretimento parecem estar aumentando os riscos da região - alguns dos quais são encontrados apenas neste tipo de terreno, como "falhas" em barragens de detritos em lagos glaciais e geleiras crescentes bloqueando o acesso a vilas e pastagens nas montanhas. Nas últimas décadas, cidades e infraestrutura, como estradas e pontes, foram destruídas por esses eventos.

A equipe de Kargel está estudando enchentes catastróficas de lagos glaciais. Esses lagos começam como poças de derretimento nas superfícies das geleiras, mas sob as condições certas, eles podem continuar a derreter até o nível do solo, acumulando-se atrás de uma pilha precária de gelo e detritos que era originalmente a extremidade frontal da geleira. Um terremoto, a queda de rochas ou simplesmente o aumento do peso da água pode romper a barragem de detritos e criar uma inundação repentina.

Lagos como este eram quase desconhecidos há 50 ou 60 anos, mas como a maioria das geleiras asiáticas de alta montanha estão encolhendo e recuando, lagos glaciais têm proliferado e crescido. O maior que Kargel mediu, Lower Barun no Nepal, tem 205 metros de profundidade com um volume de quase 30 bilhões de galões (112 milhões de metros cúbicos), ou cerca de 45, 000 piscinas olímpicas cheias. A equipe HiMAT mapeou todos os lagos glaciais maiores que cerca de 1, 100 pés (330 metros) de diâmetro por três períodos de tempo diferentes - cerca de 1985, 2001 e 2015 - para estudar como os lagos evoluíram.

Conforme o tamanho e o número de lagos glaciais aumentam, o mesmo acontece com a ameaça que representam para a população local e infraestrutura. Dalia Kirschbaum, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, lidera um grupo que está usando dados de satélite para prever quais áreas são mais suscetíveis a deslizamentos de terras nas altas montanhas da Ásia, que pode então informar a localização da nova infraestrutura da região.

Darker Snow, Faster Snowmelt

Um fator crítico nas taxas futuras de derretimento de neve e gelo é o papel da poeira, fuligem e poluição que se instalam nas superfícies congeladas. A neve branca e cristalina reflete mais de 90% da radiação solar que chega de volta à atmosfera. Mas quando a neve é ​​coberta por partículas de fuligem ou poeira de cor mais escura, este revestimento absorve mais calor e a neve derrete mais rápido. A pesquisa mostrou que o motivo do fim da Pequena Idade do Gelo na Europa foi a camada de fuligem depositada nos Alpes pela Revolução Industrial. Na ásia, nos últimos 35 anos, assistimos a aumentos significativos na quantidade de fuligem que se deposita na neve das montanhas. Se essas cordilheiras asiáticas vão reagir da mesma forma que os Alpes faziam séculos atrás, é uma questão importante.

Várias equipes HiMAT estão focadas neste problema. Si-Chee Tsay da NASA Goddard está usando dados de satélite para obter uma melhor compreensão das propriedades da neve, gelo, e poeira e partículas de fuligem nesta região. Seu grupo também está trabalhando em colaboração com pesquisadores regionais no Nepal para instalar sensores ao nível do solo em geleiras localizadas no Monte Everest, Annapurna e Dhaulagiri, entre outros sites. Esses sensores permitirão aos pesquisadores verificar a precisão das leituras de satélite obtidas nos mesmos locais.

Tom Painter, da Universidade da Califórnia, Los Angeles, está liderando uma equipe que usa dados de satélite do espectrorradiômetro de imagem de resolução moderada da NASA (MODIS) e o conjunto de radiômetro de imagem infravermelho visível da NOAA / NASA (VIIRS) no modelo de pesquisa e previsão do tempo da comunidade para quantificar variações passadas e possíveis na cobertura de neve e outros fatores à medida que a fuligem e a poeira mudam. Outra equipe, liderado por Sarah Kapnick da NOAA, é responsável pela poeira e fuligem nos modelos climáticos globais, para melhorar a compreensão das mudanças regionais históricas e futuras previstas.

As montanhas mais altas do mundo representam desafios únicos na previsão do tempo. Uma equipe liderada por Summer Rupper da Universidade de Utah em Salt Lake City abordou um desses desafios desenvolvendo um modelo que diferencia entre gelo e neve que foram depositados na região durante a temporada de monções e aqueles que vieram de tempestades de inverno, para que os cientistas possam estudar onde e quando a neve pode cair ao longo do ano.

Conclusões Antecipadas

No último ano da pesquisa HiMAT, Arendt disse, as pesquisas estão se unindo e os artigos científicos das equipes estão se encaminhando para publicação. Uma das conclusões mais alarmantes é que as geleiras serão 35 a 75% menores em volume em 2100 devido ao rápido derretimento. Artigo publicado em 19 de junho em Avanços da Ciência por membros da equipe HiMAT apóia esta conclusão com uma análise de 40 anos de dados de satélite sobre geleiras na faixa do Himalaia. (Os primeiros anos de dados que os pesquisadores usaram para este estudo vêm de satélites espiões desclassificados.) Não apenas todas as geleiras na cordilheira do Himalaia estão perdendo gelo, a taxa média de perda de gelo dobrou entre os primeiros 25 anos de dados de satélite, 1975-2000, e os 16 anos mais recentes, 2000-2016.

Se a chuva e a neve também mudarão, e se as mudanças agravariam ou atenuariam os efeitos da perda de gelo, ainda não estão claros. A precipitação já varia consideravelmente de uma faixa para outra nesta região, dependendo da monção e do fluxo de tempestades de inverno na área. Por exemplo, a precipitação está aumentando atualmente na cordilheira de Karakoram, onde as geleiras são estáveis ​​ou avançando, mas em todos os outros intervalos nesta região, quase todas as geleiras estão recuando. Se essa anomalia vai continuar, crescer mais forte, ou reverter conforme o clima continua a mudar ainda não está claro. "A dinâmica climática global ditará onde as tempestades terminam e como elas interceptam as montanhas, "Arendt disse." Mesmo pequenas mudanças no rastreamento das tempestades podem criar uma variabilidade significativa. "

Descobertas como essas são a razão pela qual as equipes HiMAT estão ansiosas para completar sua caixa de ferramentas GMELT, Arendt observou. Os novos produtos oferecerão aos tomadores de decisão a melhor compilação de conhecimento que pode ser feito atualmente sobre como as altas montanhas da Ásia têm mudado nas últimas décadas, junto com um novo conjunto de recursos para ajudá-los a planejar a melhor forma de se preparar para o futuro desta região difícil de prever.