Os pesquisadores da NASA desenvolveram novos baseados em satélites, mapas globais semanais de umidade do solo e condições de umidade do lençol freático e previsões americanas de um a três meses para cada produto. Embora os mapas das atuais condições secas / úmidas dos Estados Unidos estejam disponíveis desde 2012, esta é a primeira vez que eles estão disponíveis globalmente.

"Os produtos globais são importantes porque existem poucos mapas de secas mundiais, "disse o hidrólogo e chefe do projeto Matt Rodell do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “As secas geralmente são bem conhecidas quando acontecem em países desenvolvidos. Mas quando há uma seca na África Central, por exemplo, pode não ser percebido até que cause uma crise humanitária. Portanto, é importante ter um produto como este, onde as pessoas podem dizer:Uau, está muito seco lá e ninguém está relatando isso. "

Esses mapas são distribuídos online pelo Centro Nacional de Mitigação de Secas da Universidade de Nebraska-Lincoln (UNL) para apoiar o monitoramento de secas nos EUA e no mundo.

"Ser capaz de ver um instantâneo semanal da umidade do solo e da água subterrânea é importante para obter uma imagem completa da seca, "disse o professor Brian Wardlow, diretor do Centro de Tecnologias de Informação de Gestão de Terras Avançadas da UNL, que trabalha junto com Rodell no desenvolvimento de ferramentas de sensoriamento remoto para monitoramento operacional de secas.

O monitoramento da umidade do solo é essencial para o manejo de safras agrícolas e a previsão de seus rendimentos, porque a umidade do solo é a água disponível para as raízes das plantas. Freqüentemente, a água subterrânea é a fonte de água para irrigação das plantações. Também sustenta riachos durante os períodos de seca e é um indicador útil de seca prolongada. Mas as observações baseadas no solo são muito esparsas para capturar a imagem completa de umidade e secura em toda a paisagem, como a combinação de satélites e modelos pode.

Um olho global na água

Os mapas globais e as previsões dos EUA usam dados da NASA e dos satélites do Centro de Pesquisa Alemão para Recuperação de Gravidade de Geociências e Acompanhamento de Experimentos Climáticos (GRACE-FO), um par de espaçonaves que detectam o movimento da água na Terra com base nas variações do campo gravitacional da Terra. GRACE-FO sucede os satélites GRACE de grande sucesso, que encerrou sua missão em 2017, após 15 anos de operação. Com a expansão global do produto, e a adição de previsões dos EUA, os dados do GRACE-FO estão preenchendo lacunas importantes para a compreensão do quadro completo das condições úmidas e secas que podem levar à seca.

As observações baseadas em satélite de mudanças na distribuição de água são integradas com outros dados dentro de um modelo de computador que simula os ciclos de água e energia. O modelo então produz, entre outras saídas, mapas com variação no tempo da distribuição de água em três profundidades:umidade superficial do solo, umidade do solo da zona da raiz (cerca de três pés superiores do solo), e águas subterrâneas rasas. Os mapas têm resolução de 1/8 de grau de latitude, ou cerca de 8,5 milhas, fornecendo dados contínuos sobre as condições de umidade e água subterrânea em toda a paisagem.

Os mapas baseados em satélite GRACE e GRACE-FO estão entre os conjuntos de dados essenciais usados ​​pelos autores do U.S. Drought Monitor, o principal mapa semanal das condições de seca para os Estados Unidos que é usado pelo Departamento de Agricultura dos EUA e pela Agência Federal de Gerenciamento de Emergências, entre outros, para avaliar quais áreas podem precisar de assistência financeira devido às perdas com a seca.

"GRACE [fornecido e GRACE-FO agora fornece] um escopo nacional de águas subterrâneas, "disse o climatologista e autor do Monitor de Secas Brian Fuchs, no centro da seca. Ele e os outros autores usam vários conjuntos de dados para ver onde as evidências mostram que as condições ficaram mais secas ou úmidas. Para águas subterrâneas, que costumava significar ir aos dados de poços de água subterrânea de estados individuais para atualizar o mapa semanal. "Economizou muito tempo tendo essa camada de água subterrânea junto com as camadas de umidade do solo, tudo em um só lugar, "Fuchs disse." Os dados de alta resolução que somos capazes de trazer nos permitem desenhar os contornos de secura ou umidade diretamente para os próprios dados. "

Um dos objetivos dos novos mapas globais é disponibilizar o mesmo produto consistente em todas as partes do mundo - especialmente em países que não possuem infraestrutura de monitoramento de águas subterrâneas.

“A seca é realmente um [tópico] chave ... com muitas das projeções de clima e mudanças climáticas, "Disse Wardlow." A ênfase está em ser mais relevante, informações mais precisas e oportunas sobre a seca, seja umidade do solo, saúde da colheita, lençóis freáticos, streamflow - [as missões GRACE são] centrais para isso, "disse ele." Esses tipos de ferramentas são absolutamente essenciais para nos ajudar a abordar e compensar alguns dos impactos previstos, seja pelo crescimento populacional, mudanças climáticas ou apenas aumento do consumo de água em geral. "

Tanto o Centro de Gestão Avançada de Terras quanto o Centro Nacional de Mitigação de Secas estão localizados na Escola de Recursos Naturais da UNL, e eles estão trabalhando com parceiros internacionais, incluindo a Agência dos Estados Unidos para o Desenvolvimento Internacional e o Banco Mundial, desenvolver e apoiar o monitoramento de secas usando os mapas globais GRACE-FO e outras ferramentas no Oriente Médio, Norte da África, África do Sul, Sudeste da Ásia, e Índia.

As secas podem ser complexas, tanto no tempo quanto na extensão. Na superfície, a umidade do solo muda rapidamente com as condições climáticas. A umidade na zona da raiz muda um pouco mais devagar, mas ainda responde muito bem ao clima. Atrás de ambos estão as águas subterrâneas, uma vez que é isolado das mudanças no clima. Mas para perspectivas de longo prazo sobre a severidade da seca - ou, por outro lado, risco de inundação em áreas baixas - a água subterrânea é a métrica a ser observada, disse Rodell.

"Os mapas de água subterrânea são como uma desaceleração, versão suavizada do que você vê na superfície, "Rodell disse." Eles representam o acúmulo de meses ou anos de eventos climáticos. "Essa suavização fornece uma imagem mais completa da tendência geral de secagem ou umedecimento em uma área. Ter uma contabilidade precisa dos níveis de água subterrânea é essencial para prever com precisão condições do futuro próximo.

O novo produto de previsão que projeta condições secas e úmidas 30, 60, e 90 dias para os 48 Estados Unidos mais baixos usam dados GRACE-FO para ajudar a definir as condições atuais. Em seguida, o modelo avança no tempo usando o sistema de observação da Terra Goddard, Versão 5 do modelo de previsão do tempo sazonal como entrada. Os pesquisadores descobriram que a inclusão dos dados do GRACE-FO tornava as previsões resultantes da umidade do solo e das águas subterrâneas mais precisas.

Como o produto acabou de ser lançado, a comunidade de usuários está apenas começando a trabalhar com as previsões, mas Wardlow vê um enorme potencial.

"Acho que você verá os produtos de monitoramento GRACE-FO usados ​​em combinação com as previsões, "Disse Wardlow." Por exemplo, o produto atual dos EUA pode mostrar condições de seca moderada, e se você olhar para a previsão e a previsão mostrar no próximo mês que há uma tendência de secagem contínua, então isso pode mudar a decisão contra se foi uma tendência molhada. "

A previsão dos EUA e os mapas globais estão disponíveis gratuitamente para os usuários por meio do portal de dados do centro de seca.