Quando Michelle Stokes e Stacie Bender si affacciano sulle montagne innevate dello Utah e del Colorado, vedono più di un semplice paesaggio maestoso. Vedono milioni di litri d'acqua che alla fine sfoceranno nel fiume Colorado.

L'acqua immagazzinata come manto nevoso arriverà a circa 33 milioni di persone in sette stati occidentali, irrigando ettari di lattuga, frutta e noci in California, generando enormi quantità di elettricità e infine fluendo dai rubinetti in sette stati. Per alcuni di questi stati assolati, le nevicate (e il loro successivo scioglimento) forniscono fino all'80% delle precipitazioni annuali, che alla fine viene utilizzato per bere, agricoltura, ricreazione e produzione di energia. Sebbene sia importante per i gestori dell'acqua in questi stati conoscere la quantità di acqua che possono aspettarsi dallo scioglimento della neve, è altrettanto importante per loro sapere quando aspettarselo.

nel flusso

In qualità di idrologi presso il Colorado Basin River Forecast Center, Stokes e Bender fanno proprio questo, fornendo previsioni di flusso dei corsi d'acqua per i bacini idrografici all'interno del bacino del fiume Colorado e della regione. Questo bacino comprende alcune delle terre più aride degli Stati Uniti. Di conseguenza, viene prelevata così tanta acqua per gli usi umani e così poca viene reimmessa che il fiume si prosciuga regolarmente prima di raggiungere la foce nel Golfo della California in Messico. Con una risorsa così scarsa, ogni goccia conta.

"Le previsioni che riceviamo dal centro forniscono informazioni cruciali per la gestione delle nostre risorse idriche e dei serbatoi, "ha detto Dave Kanzer, un vice capo ingegnere per il Colorado River District a Glenwood Springs, Colorado. "Le previsioni sull'approvvigionamento idrico sono fondamentali. Se riceviamo meno acqua di quanto prevedono le previsioni, non avremo abbastanza risparmiato nei bacini idrici per mantenere il fiume che scorre per tutta la stagione della domanda di irrigazione. Al contrario, se riceviamo più del previsto, potremmo dover rilasciare acqua in più, senza provocare dannose inondazioni”.

Consapevoli dell'importanza della precisione, il centro inserisce numerose letture in un complesso programma per computer che utilizza tali informazioni per generare le sue previsioni. Prima del 2011, tali input provenivano esclusivamente da sensori a terra e osservazioni dirette del personale. Però, Il 2009 è stato un punto di svolta quando enormi tempeste hanno soffiato quelle che sembravano quantità senza precedenti di polvere dall'altopiano del Colorado sulla neve bianca incontaminata delle Montagne Rocciose. Sotto una spessa coltre di polvere, la neve bianca normalmente riflettente ha assorbito più energia del sole, e il manto nevoso si è sciolto a un ritmo molto più veloce del previsto durante la stagione dei deflussi.

"Abbiamo scoperto che condizioni molto polverose aumentano il tasso di scioglimento della neve quanto l'aumento della temperatura da 1 a 3 gradi Fahrenheit, " ha spiegato Bender. "È diventato molto chiaro che dovevamo identificare un modo più preciso per misurare la polvere sulla neve".

Anche se misurare la polvere potrebbe sembrare il momento di ingrandire, Stokes e Bender in realtà hanno dovuto rimpicciolire, allontanarsi. Come presto scoprirono, la risposta era orbitare in alto sopra le Montagne Rocciose nello spazio.

Misurare fino

Tom Painter ha trascorso la sua giusta parte di tempo tra le vette incontaminate delle Montagne Rocciose. In qualità di ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, studia polvere e manto nevoso da anni. Nel 2011, Painter e i suoi colleghi hanno firmato per aiutare Stokes e Bender a migliorare le previsioni di flusso sfruttando la potenza delle osservazioni della Terra dallo spazio; è nata una proficua collaborazione.

Con l'aiuto della NASA, il centro ha iniziato a incorporare due serie di dati telerilevati nel suo modello di previsione. Il primo set ha dato loro una lettura più accurata di dove si trovava la neve, mentre il secondo ha fornito loro un quadro più chiaro delle condizioni della superficie del manto nevoso e in particolare della quantità di luce solare aggiuntiva assorbita dalla polvere contenuta nel manto nevoso.

"Quando abbiamo iniziato a utilizzare i dati del telerilevamento, tutto è cambiato, " disse Bender. "In effetti, la nostra ricerca mostra che l'utilizzo di dati di telerilevamento riduce l'errore di circa il 70% in alcuni bacini idrografici. Ci consente di prevedere i tempi del flusso del flusso molto meglio di quanto fatto in precedenza dal nostro sistema".

Con previsioni più accurate, i gestori dell'acqua sono ora in grado di prendere decisioni migliori su quando e quanta acqua immagazzinare e/o rilasciare nel bacino del fiume Colorado, decisioni che possono avere un impatto drammatico sulla vita e sul benessere delle persone e della fauna selvatica.

"Sappiamo quanto l'acqua sia cruciale per gli agricoltori e le comunità, " disse Kanzer. "Allo stesso tempo, senza abbastanza acqua che scorre attraverso i fiumi, intere generazioni di pesci in via di estinzione potrebbero essere messe a rischio. Più accurate sono le previsioni, più siamo attrezzati per raggiungere questo equilibrio".

Risorse in comune

Poiché la gestione dell'acqua diventa sempre più vitale a causa della crescita della popolazione e delle ricorrenti siccità, la connessione tra i dati satellitari che osservano la Terra e coloro che lavorano direttamente con tali informazioni è sempre più critica. "La collaborazione è essenziale per trovare risposte e fornire informazioni a vantaggio delle nostre comunità, " disse Painter. "Con queste collaborazioni, siamo in grado di sfruttare la conoscenza avanzata del pianeta Terra per far progredire la scienza, contribuendo allo stesso tempo a creare mezzi di sussistenza più sani, economie, e ambienti. E queste partnership ci aiutano a identificare nuove domande e aree importanti per la ricerca".

Lavorando insieme per utilizzare i dati satellitari della NASA, Painter e il Colorado Basin River Forecast Center assicurano che più di 33 milioni di persone abbiano un approvvigionamento idrico più sicuro e non debbano preoccuparsi di consultare una previsione prima di aprire il rubinetto.

Nonostante l'importanza dell'albedo del manto nevoso, la proporzione di luce che viene riflessa rispetto a quella assorbita, nel controllo del deflusso del manto nevoso, l'albedo del manto nevoso non è stato quantificato per gran parte degli Stati Uniti. Per misurarlo, Il team di Painter alla NASA rileva le impurità che assorbono la luce (come la polvere) sulla neve con i suoi strumenti MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo di due satelliti:Terra e Aqua. La NASA utilizza questi dati per stimare l'energia aggiuntiva assorbita dal manto nevoso, un input essenziale per la comprensione delle dinamiche di bilancio energetico del manto nevoso. Crescendo da questo sforzo, Il team di Painter ha sviluppato l'Airborne Snow Observatory, che assembla la combinazione di albedo e l'equivalente in acqua della neve, i due controlli più importanti sui tempi e sull'entità del deflusso dello scioglimento della neve.