A Terra é pálida, ponto azul quando visto do espaço. Sua cor azul se deve ao fato de nosso planeta estar 71% coberto por água. A NASA monitora a água da Terra vista do espaço, os céus, estações terrestres em terra, navios navegando pelos mares e até com aplicativos em celulares.

Embora a Terra esteja tão úmida que parece azul vista do espaço, a maior parte dessa água é salgada. Apenas 2,5% da água da Terra é doce e quase toda essa água está congelada - presa nas calotas polares, geleiras e outros tipos de gelo. A pequena quantidade de água doce que resta é tudo o que está disponível para todas as maneiras como usamos a água.

"Toda a água da Terra já existe. Não podemos fazer mais, "disse Bradley Doorn, gerente de programa da área programática de Recursos Hídricos da NASA Earth Applied Sciences. "Só podemos rastreá-lo, prevê-lo e protegê-lo enquanto ele circula em nosso mundo. "

A NASA rastreia quase todos os aspectos desse ciclo da água - conforme a precipitação cai das nuvens; como água subterrânea; à medida que a água penetra no solo; à medida que se move em rios e lagos; à medida que é absorvido pelas plantas e usado pelos animais e evapora de volta para a atmosfera.

“A água é um recurso precioso neste planeta, e que a NASA está na vanguarda do monitoramento, "disse Doorn.

A natureza cíclica da água doce movendo-se em nosso mundo levou à questão científica abrangente que a NASA está tentando responder sobre a água em nosso mundo - onde ela está, quando é, e em que condições. Em um grau cada vez melhor, Os cientistas da NASA estão determinando quanto e quando a água doce estará disponível em todo o mundo. À medida que essas questões científicas essenciais estão sendo feitas e respondidas, A NASA também está procurando desenvolver e fortalecer maneiras novas e inovadoras de os dados serem usados ​​para rastrear o uso e a qualidade da água doce do mundo. Além disso, à medida que o mundo esquenta devido à mudança climática, Os cientistas da NASA estão investigando como o ciclo da água no mundo é afetado e tem efeitos no clima da Terra.

A Divisão de Ciências da Terra da NASA estuda água doce usando dados coletados de várias maneiras, incluindo satélites, missões aerotransportadas e até informações coletadas por voluntários. Cientistas da NASA estudam água, em quase todos os seus aspectos na Terra, como precipitação, gelo e neve, em reservas de água subterrânea e em lagos e rios, apenas para citar alguns. Alguns exemplos do foco de pesquisa que os cientistas da NASA usam para estudar a água incluem maneiras de rastrear a qualidade da água, determinar a disponibilidade de água e prever a seca, medir a irrigação e o uso da água para a agricultura, e precipitação mundial.

O que sobe, Deve descer

A quantidade de precipitação que cai na Terra em um determinado momento varia muito de um lugar para outro, portanto, ter uma visão em nível de satélite fornece observações mais uniformes ao redor do globo porque inclui dados sobre os oceanos do mundo e é mais completo do que a maioria das medições no solo.

Em 2019, os cientistas divulgaram um conjunto de dados de precipitação mundial que compilou mais de 20 anos de dados de satélite e outros dados. Baseia-se significativamente nas informações coletadas pelo projeto da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), a missão Global Precipitation Measurement (GPM) e um anterior, A missão do satélite precursor NASA-JAXA, a Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM). Esta recuperação integrada de vários satélites para GPM (IMERG) também inclui informações de uma constelação de outros satélites de observação da Terra, campanhas aéreas e estações terrestres.

Tudo dito, o registro compila dados de 1997 até o dia atual. Esses registros incluem vistas quadridimensionais da chuva, neve, granizo e tempestades, quão pesada é a precipitação e como ela muda ao longo do tempo. Enquanto a IMERG produz um produto de maior precisão que leva tempo para processar e preparar, um resumo quase em tempo real da precipitação global está disponível a cada meia hora e é usado para aplicativos sensíveis ao tempo, como previsão do tempo e recuperação de desastres. Esta linha de base de várias décadas de dados de chuva e neve em todo o mundo mostra como a precipitação pode divergir do normal, informando modelos que prevêem a produtividade das colheitas, surtos de doenças e deslizamentos de terra.

Vendo plantas estressadas

Um projeto atualmente trabalhando para incluir dados IMERG como um esforço maior para monitorar a agricultura é liderado por Christopher Hain, do Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama. Ele e sua equipe construíram uma ferramenta mundial de monitoramento agrícola global que fornece avisos de seca antecipada observando o "estresse da vegetação".

Cerca de 31% de toda a água doce superficial nos EUA é usada para irrigação agrícola, de acordo com o U.S. Geological Survey, e as plantas ficam sob estresse quando não têm

água suficiente. Quando uma planta libera água de suas folhas, em um processo chamado "transpiração, "isso os resfria. Isso permite que os agricultores acompanhem as leituras de temperatura de um campo ao longo do tempo como uma forma de determinar a saúde de suas safras. Se um campo estiver excepcionalmente quente, mostra que as plantas estão sob estresse muito antes de as folhas murcharem e ficarem marrons.

O estresse da planta é quantificado em parte por essas mudanças de temperatura no Índice de Estresse Evaporativo. É usado em muitos produtos diferentes e é incorporado ao Monitor de Secas dos EUA, um mapa desenvolvido pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA). Atualizado semanalmente, ele classifica as condições de seca nos EUA. Como parte de um projeto financiado pela NASA Earth Applied Sciences, A equipe de Hain está expandindo o uso desses dados para além dos EUA para um "Índice de Estresse Evaporativo Global" mundial.

Além dos dados IMERG, este índice inclui um indicador de temperatura da planta obtido do instrumento ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer on Space Station (ECOSTRESS) da NASA, que foi lançado na Estação Espacial Internacional em 2018. Também contribuem para o índice as temperaturas da superfície terrestre de muitos satélites da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA), observações dos satélites Terra e Aqua da NASA e do satélite NASA / NOAA Suomi National Polar Orbiting Partnership (Suomi NPP).

Este índice de estresse da planta também inclui dados da série de satélites Landsat; o mais longo registro contínuo de dados de ciências da Terra do espaço. Iniciado em 1972, O Landsat é uma parceria entre a NASA e o U.S. Geological Survey (USGS) e os dados do Landsat são usados ​​em projetos de água da NASA Earth Applied Sciences tão variados quanto medir desde o estresse em vinhedos na Califórnia até o rastreamento de recursos hídricos escassos em áreas remotas da Nação Navajo.

Gerenciando Água no Oeste

No oeste dos EUA, propenso a secas, a água é um recurso particularmente escasso, é por isso que em 2015 a área do programa Earth Applied Sciences Water da NASA estabeleceu o Western Water Applications Office (WWAO). Facilita o envio de dados de satélite e outros dados da NASA para as mãos do estado ocidental, agências de água locais e federais.

"Gerenciar a água no oeste dos Estados Unidos é particularmente desafiador, "diz Indrani Graczyk, Gerente da WWAO. "Isso porque a maior parte da precipitação cai no inverno e é armazenada na neve da montanha, mas deve fornecer aos usuários durante todo o tempo, verões secos.

Um dos muitos programas da NASA que investigam as conexões importantes entre a neve e a disponibilidade de água é o Airborne Snow Observatory. Este projeto plurianual de aeronaves da NASA começou em abril de 2013 e foi uma colaboração entre o Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA e o Departamento de Recursos Hídricos da Califórnia. Ele criou os primeiros mapas de toda a neve acumulada em duas grandes bacias hidrográficas de montanha na Califórnia e no Colorado, produzindo as medições mais precisas de quanta água eles retêm, um benefício para os milhões de americanos que dependem dessas bacias hidrográficas para o abastecimento de água.

O projeto Airborne Snow Observatory também fez as primeiras medições de neve na área criada pelas montanhas circundantes, conhecido como uma 'bacia, "bem como nas próprias montanhas. Essa compreensão da precipitação nas montanhas fornece dados que agora estão sendo incorporados em todo o mundo para ajudar a melhorar a gestão da água para 1,5 bilhão de pessoas globalmente que dependem do derretimento da neve para obter água.

Dados na palma da sua mão

Além de missões por satélite e aerotransportadas, A NASA também está usando o poder dos cientistas cidadãos para monitorar os recursos hídricos do mundo. Um exemplo é o Global Learning and Observations da NASA para beneficiar o programa Environment Program (GLOBE). Iniciado em 1995, este programa mundial e reúne alunos, professores, cientistas e cidadãos e, por meio de seu aplicativo de celular GLOBE Observer, os usuários podem fazer upload de informações sobre a cobertura de nuvens, profundidade da precipitação e outras informações que são então retransmitidas para equipes científicas que as usam como parte de suas pesquisas no monitoramento de recursos hídricos em todo o mundo.

Outro recurso científico portátil é o CyAN, um aplicativo para celular Android que faz parte da Rede de Avaliação de Cianobactérias, (Ciano). A rede começou em 2015 com o objetivo de desenvolver uma abordagem uniforme e sistemática para identificar a proliferação de algas potencialmente nocivas usando satélite e outros dados. Embora as algas individuais sejam microscópicas, sob as condições certas, eles podem se multiplicar e "florescer" e liberar toxinas prejudiciais que podem adoecer pessoas e animais de estimação, contaminar a água potável e forçar o fechamento de locais de navegação e natação.

Essas flores podem ser grandes o suficiente para serem vistas a olho nu, e do espaço por meio de imagens de satélites de observação da Terra. Como parte desse processo, missão de longo prazo, um aplicativo de telefone móvel agora combina informações de satélite com dados carregados pelo usuário sobre a proliferação de algas potencialmente nocivas de cianobactérias.

Desenvolvido com a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), o aplicativo para celular, inclui o poder de supercomputação da NASA, e fornece relatórios semanais sobre a cor e outras informações de qualidade da água de mais de 2, 000 lagos nos EUA. Os usuários podem escolher um lago específico e ver um índice codificado por cores da qualidade da água. O aplicativo também permite que os usuários enviem dados, transformando o relatório de cada usuário em uma fonte de dados para os gerentes de qualidade da água revisarem e confirmarem os dados.

Embora o CyAN seja uma maneira manual de rastrear a qualidade da água, Os dados de sensoriamento remoto da NASA são incorporados a outros recursos de qualidade da água, por exemplo, a NASA está refinando o Freshwater Health Index com o grupo sem fins lucrativos Conservation International. Este índice vê a água como parte de um sistema que também leva em consideração dados sobre centros populacionais humanos, bem como, ambientais e outros dados. Além de criar recursos como o índice, A NASA também treina pessoas para usá-los. Por exemplo, a área do programa Earth Applied Sciences Capacity Building oferece cursos de treinamento presenciais e remotos sobre o Índice de Água Doce, como monitorar a proliferação de algas prejudiciais e muitos mais cursos sobre como acessar e interpretar dados de observação da Terra.

Muito e muito pouco

Embora a qualidade da água seja um problema, assim é a quantidade. Ter muita ou pouca água pode ser devastador. Além das missões de precipitação da NASA, duas outras missões de satélite importantes da NASA abriram novos caminhos no monitoramento da água do mundo.

O satélite Soil Moisture Active Passive (SMAP), lançado em 2015, mede a quantidade de água nos primeiros 5 centímetros do solo. Esses dados quase em tempo real mapeiam a umidade global do solo, fornecendo ligações entre a água da Terra, ciclos de energia e carbono. Por exemplo, esses dados incorporados em um aplicativo de software da NASA chamado Land Information System e com outros recursos, fornece aos usuários informações cruciais sobre a saturação do solo, previsão de secas e agricultura.

A NASA também rastreia a água por meio da missão Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-on (GRACE-FO). Uma parceria entre a NASA e o Centro Aeroespacial Alemão, GRACE-FO é o sucessor da missão GRACE, que fez observações de 2002 a 2017.

A missão GRACE-FO consiste em dois satélites gêmeos que seguem um ao outro em órbita ao redor da Terra e estão separados por apenas cerca de 137 milhas (220 km). Medindo constantemente a distância entre eles, eles rastreiam mudanças no campo gravitacional da Terra, que é influenciado por diferenças de massa, como ao passar perto e depois ao longo de uma cordilheira. Embora essas mudanças sejam imperceptíveis para nós, as medições extremamente precisas da distância entre os dois satélites revelam mudanças de gravidade em todo o mundo.

Os dados são usados ​​para construir mapas mensais do campo de gravidade média da Terra, oferecendo detalhes de como a massa, está se movendo ao redor do planeta, que na escala mensal é principalmente atribuível ao movimento da água. Assim, os dados GRACE-FO podem ser usados ​​para descobrir mudanças no armazenamento de água subterrânea, a quantidade de água em grandes lagos e rios, umidade do solo na zona da raiz, mantos de gelo e geleiras, e nível do mar causado pela adição de água ao oceano. Essas descobertas fornecem uma visão única do clima da Terra e trazem benefícios de longo alcance para a sociedade.

Dados sobre água em todos os lugares

Apesar de todas as nossas formas de rastrear e monitorar a qualidade e a quantidade de água em todo o mundo, ainda há muito a aprender sobre a melhor forma de observar a água do mundo, especialmente porque a mudança climática está mudando o ciclo da água e afetando a disponibilidade de água em todo o mundo.

Os produtos de satélite e modelagem da NASA fornecem um grande volume de informações valiosas sobre os recursos hídricos globais, estendendo-se por anos em uma ampla gama de áreas (de local a global) e em muitas escalas de tempo (de hora em hora a décadas), e embora essas informações sejam usadas para pesquisas científicas em andamento, muitos dos recursos estão disponíveis quase em tempo real, o que pode torná-los úteis para aplicações como resposta a um furacão ou seca.

Todos os dados da NASA são gratuitos, e abertamente disponível, permitindo que todos tenham acesso às informações - tudo com o objetivo de vigiar e proteger a água em nossa área, planeta azul.