I ricercatori hanno completato i primi voli di una campagna sul campo guidata dalla NASA che mira a una delle più grandi lacune nella comprensione degli scienziati delle risorse idriche della Terra:la neve.
La NASA utilizza il punto di osservazione dello spazio per studiare tutti gli aspetti della Terra come un sistema interconnesso. Ma permangono ostacoli significativi alla misurazione accurata della quantità di acqua immagazzinata nelle regioni innevate del pianeta. La quantità di acqua nella neve gioca un ruolo importante nella disponibilità di acqua per l'acqua potabile, agricoltura ed energia idroelettrica.
Inserisci SnowEx, una campagna di ricerca pluriennale condotta dalla NASA per migliorare le misurazioni del telerilevamento di quanta neve c'è sul terreno in un dato momento e quanta acqua è contenuta in quella neve. SnowEx è sponsorizzato dal Programma di idrologia terrestre presso la sede della NASA a Washington, DC, e gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. Il primo anno della campagna terrestre e aerea si svolge a febbraio nel Colorado occidentale.
"Questa è la campagna più completa che abbiamo mai fatto sulla neve, " ha detto Edward Kim, uno scienziato di telerilevamento presso la NASA Goddard e lo scienziato del progetto SnowEx. "Un esercito di quasi 100 scienziati provenienti da università e agenzie negli Stati Uniti, Partecipano Europa e Canada. Il nostro obiettivo è trovare e perfezionare le migliori tecniche di misurazione della neve e come potrebbero lavorare insieme".
Gli scienziati sanno che avranno bisogno di più sensori per misurare il contenuto di acqua nella neve. "Nessuno strumento è perfetto, " ha detto Charles Gatebe della NASA Goddard, Vice scienziato del progetto SnowEx e scienziato senior presso l'Associazione per la ricerca spaziale delle università. "Uno dei nostri maggiori problemi è rilevare la neve attraverso gli alberi. Lavoreremo a stretto contatto con il nostro team di terra per provare nuove tecniche per vedere se riusciamo a capire come farlo con precisione".
Perché la neve?
Più di un sesto della popolazione mondiale fa affidamento sulla neve stagionale per l'acqua. Negli Stati Uniti occidentali, quasi tre quarti del flusso annuale che fornisce l'approvvigionamento idrico arriva quando la primavera e l'estate si sciolgono dai manti nevosi montani. Proprio adesso, le previsioni del flusso del flusso possono variare ampiamente a causa dei siti di misurazione del suolo limitati. Questo è uno dei motivi per cui scienziati e gestori di risorse sono interessati a una visione completa dallo spazio di ciò che chiamano equivalente in acqua della neve:la quantità di acqua liquida contenuta nel manto nevoso. Gli scienziati usano l'equivalente di acqua della neve per stimare la quantità di acqua che si scioglierà nei torrenti di montagna, fiumi e bacini idrici.
Anche la neve influenza ed è influenzata dal clima. Gli scienziati hanno rilevato cambiamenti nella quantità di neve e nei tempi di scioglimento della neve che seguono altri cambiamenti provocati dal riscaldamento climatico della Terra. Sebbene i satelliti non siano in grado di misurare accuratamente l'equivalente in acqua della neve su tutti i paesaggi innevati, i satelliti hanno monitorato per decenni l'estensione delle aree innevate stagionali. Dal 1967, La copertura nevosa primaverile dell'emisfero settentrionale è diminuita di circa 1 milione di miglia quadrate. La perdita del manto nevoso fa sì che la Terra assorba più luce solare, accelerando il riscaldamento del pianeta.
Nell'aria, per terra
Gli strumenti e le tecniche sviluppate in campagne come SnowEx potrebbero un giorno tradursi in una missione spaziale di osservazione della neve. "Troveremo anche un modo migliore per ottimizzare l'uso dei satelliti esistenti per effettuare misurazioni, " disse Jared Entin, responsabile del programma del Programma di idrologia terrestre presso la sede della NASA.
Cinque velivoli con un totale di 10 sensori diversi fanno parte della campagna SnowEx. Da una base operativa alla Peterson Air Force Base, Colorado Springs, SnowEx schiererà un aereo P-3 Orion operato dallo Scientific Development Squadron ONE (VXS-1), di stanza presso la Naval Air Station Patuxent River, Maryland. I jet della NASA ad alta quota voleranno dal Johnson Space Center della NASA a Houston, e l'Armstrong Flight Research Center della NASA a Palmdale, California. Un King Air e una Twin Otter voleranno fuori da Grand Junction, Colorado.
Gli aerei trasporteranno un sensore a microonde passivo e quattro attivi che sono in grado di misurare l'equivalente in acqua della neve nella neve asciutta, ma sono meno ottimali per misurare la neve nelle foreste o il manto nevoso leggero; una termocamera ad infrarossi e un termometro remoto (KT-15) per la misurazione della temperatura superficiale; strumento laser in grado di misurare la profondità della neve e l'equivalente in acqua della neve attraverso gli alberi; uno spettrometro di imaging che misura l'albedo della neve, la quantità di luce solare riflessa e assorbita dalla neve, che controlla la velocità dello scioglimento della neve e i tempi del suo deflusso. Il King Air trasporta l'Airborne Snow Observatory dal Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California. ASO è il primo sistema di telerilevamento a misurare l'altezza della neve, equivalente in acqua della neve e albedo della neve su interi bacini montani, e ha quantificato in modo univoco l'equivalente in acqua della neve sulle regioni montuose dal 2013.
La parte sul campo della campagna ha sede a Grand Mesa e il senatore Beck Basin. Gli scienziati utilizzeranno procedure di misurazione e campionamento che consentiranno al team di convalidare le misurazioni telerilevate acquisite dai molteplici sensori sui vari velivoli. Per la campagna di terra vengono utilizzate attrezzature tradizionali e ad alta tecnologia, compresi pozzi di neve e strumenti di telerilevamento issati a 40 piedi in aria su autocarri.
"La grande sfida per la campagna a terra è raccogliere misurazioni sul campo di alta qualità mantenendo tutti al sicuro e in salute in questi ambienti difficili, "ha detto Kelly Elder, ricerca idrologo con la Rocky Mountain Research Station del servizio forestale degli Stati Uniti, Fort Collins, Colorado, chi sta conducendo la campagna globale di terra.
Gli scienziati lavoreranno sopra i 10, 000 piedi in condizioni potenzialmente ventose e gelate fino a 10 ore al giorno. Hanno bisogno di occhiali da neve o occhiali da sole per proteggere i loro occhi. L'ipotermia è una minaccia molto reale, quindi i ricercatori indossano indumenti speciali progettati per assorbire il sudore e mantenerli asciutti. Le squadre usano le racchette da neve, sci e motoslitte per accedere ai punti di misurazione del terreno su Grand Mesa e Senator Beck Basin.
L'area di studio del bacino di ricerca del senatore Beck si trova vicino alle sorgenti del bacino del fiume Rio Grande. "Le sue aree di ricerca sono i primi grandi sistemi montuosi sottovento del deserto del sud-ovest e dell'altopiano del Colorado, rendendolo un luogo ideale per studiare gli effetti della polvere sullo scioglimento della neve, " ha detto Hans-Peter Marshall, della Boise State University, che sta conducendo le operazioni di terra nel bacino di ricerca del senatore Beck. "Grand Mesa è stata scelta per la sua planarità e la varietà delle condizioni forestali, " ha detto Chris Hiemstra, un fisico ricercatore presso il Corpo degli Ingegneri dell'Esercito degli Stati Uniti, e il capo delle operazioni di terra di Grand Mesa. La varietà del terreno e degli ambienti rende i siti al suolo buoni modelli per lo sviluppo di misurazioni globali della neve.
L'attrezzatura di terra è stata installata a settembre 2016, prima che iniziasse a nevicare. Un sito a terra vicino a un campeggio ospiterà attrezzature specializzate troppo grandi per essere spostate. Questo sforzo del sito di osservazione su scala locale è guidato da Ludovic Brucker della NASA Goddard. Squadre di 50 ricercatori stanno effettuando misurazioni a terra, a rotazione dentro e fuori dal campo ogni settimana per un periodo di tre settimane.
I dati acquisiti dalla campagna SnowEx saranno archiviati presso il National Snow and Ice Data Center di Boulder, Colorado, e sarà a disposizione di chiunque a costo zero, come nel caso di tutti i dati della NASA. Dopo il lavoro sul campo, Gli scienziati di SnowEx analizzeranno i dati e raccomanderanno alla NASA come procedere nei prossimi anni. "Questa campagna genererà le migliori idee dalla comunità globale di esperti di neve, " ha detto Kim. Il senatore Beck Basin è gestito dal Center for Snow and Avalanche Studies CSAS, un'organizzazione senza scopo di lucro che ospita studi di ricerca sul manto nevoso del bacino.
