Un team guidato dalla NASA darà il via a un'ambiziosa campagna aerea per determinare quale combinazione di sensori funzionerebbe meglio per raccogliere misurazioni globali dell'acqua di neve dallo spazio, fondamentale per comprendere e gestire le risorse di acqua dolce del mondo. Scienziati del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Il Maryland sta fornendo tecnologia alla missione.

La prima campagna invernale dello sforzo pluriennale, chiamato SnowEx, inizia il 6 febbraio disse Ed Kim, lo scienziato del progetto SnowEx presso la NASA Goddard. "SnowEx consiste nel mettere alla prova le tecniche di rilevamento e gli algoritmi... finché non si rompono, " ha detto. "Solo allora impareremo quando e dove ogni tecnica funziona o non funziona e, Certo, perché. Questa è la chiave per trovare un mix ottimale per una futura missione di satelliti da neve".

Equivalente in acqua di neve, Il punto dolce

Sebbene i satelliti abbiano fornito agli scienziati mezzo secolo di mappe del manto nevoso, che mostra l'estensione della neve sul paesaggio, si sono dimostrati inaffidabili nell'aiutare gli scienziati a determinare l'equivalente in acqua della neve, o SWE, che è la quantità di acqua contenuta nel manto nevoso. Attualmente, SWE può essere misurato sul campo o calcolato utilizzando una combinazione di osservazioni e modelli spaziali.

Per calcolare SWE, informazioni di vitale importanza per i gestori delle risorse idriche, per non parlare degli oltre un miliardo di persone in tutto il mondo che fanno affidamento sui manti nevosi per la loro acqua:gli scienziati utilizzano algoritmi e modelli informatici sofisticati che considerano la profondità e la densità della neve. Però, più accurato, sono necessarie misurazioni telerilevate come input per migliorare i risultati del modello.

Le misurazioni del telerilevamento provengono da sensori aerei o spaziali, che ricevono radiazioni passivamente, o emettono attivamente radiazioni dirette verso il suolo. La radiazione interagisce quindi con il bersaglio e successivamente viene ricevuta di nuovo dal sensore. Però, foreste e topografia complessa possono confondere e complicare i segnali telerilevati.

Di conseguenza, verranno pilotati più sensori per determinare quale combinazione di sensori funziona meglio in diverse condizioni di neve. Le conoscenze verranno applicate alla formulazione di una missione spaziale per misurare la neve e altre caratteristiche della criosfera a livello globale. Potrebbe anche essere usato per determinare come le misurazioni delle missioni progettate per altri scopi potrebbero aiutare nella valutazione dell'SWE globale.

Per quanto riguarda la misurazione SWE, ogni sensore offre sia capacità che limitazioni. I sensori a microonde attivi e passivi sono utili per misurare SWE, indipendentemente dalle nuvole o dall'oscurità, finché la neve non è bagnata, ha detto Kim. Alcuni possono vedere la neve poco profonda mentre altri perdono la sensibilità in condizioni di neve profonda con un SWE alto. Lidar, d'altra parte, non satura per la neve profonda, non è efficace per la neve poco profonda, e non riesco a vedere attraverso le nuvole. Tutti i sensori hanno problemi in aree densamente boschive, sebbene lidar e altri mostrino molte promesse.

"Non abbiamo mai avuto l'opportunità di combinare questi sensori specifici in un'unica campagna, " ha spiegato Dorothy Hall, un ricercatore della Michigan State University ed ex scienziato di Goddard che fa parte del team organizzativo di SnowEx. "Dobbiamo valutare le prestazioni di ciascun sensore per la misurazione delle proprietà del manto nevoso, e come possono essere usati insieme, per misurare SWE con precisione in diverse coperture del suolo."

Determinazione del punto di rottura

Per determinare l'efficacia di ciascuna tecnica di telerilevamento, il team inizierà a pilotare più sensori aerei a febbraio su Grand Mesa, Colorado. Questo sito è stato selezionato dalla comunità della neve della NASA in un incontro che si è tenuto presso l'Università di Washington a Seattle la scorsa primavera. Un distinto gradiente di copertura forestale a Grand Mesa lo rende un sito versatile per misurare la neve in diverse densità di foresta. "Era una storia di Riccioli d'oro, " Kim ha detto. "Volevamo un sito dove non c'erano troppi o troppo pochi alberi."

Il Lidar può essere utilizzato per misurare la profondità della neve e SWE se sono note la topografia pre-neve e la densità del manto nevoso. Così, è necessaria un'indagine di base dell'area prima che si accumuli la neve. Nel mese di settembre, l'Airborne Snow Observatory del Jet Propulsion Laboratory ha pilotato un lidar per determinare le condizioni specifiche del terreno prima della neve. Allo stesso modo, alcune tecniche radar traggono vantaggio dai dati di base "senza neve". Il team farà volare il radar dell'Agenzia spaziale europea, Neve SAR, nell'estate del 2017 per ottenere una linea di base "senza neve".

Strumenti Goddard della NASA

Quando la campagna inizierà a febbraio, la suite di strumenti SnowEx includerà due strumenti di Goddard:il radiometro a microonde passivo Airborne Earth Science Microwave Imaging Radiometer, o AESMIR, e la funzione di riflettanza bidirezionale Cloud Absorption Radiometer, o AUTO. Saranno inoltre pilotati due sensori a infrarossi termici e una videocamera.

Il radar ad apertura sintetica del veicolo aereo disabitato, o UAVSAR, e l'Interferometro-A per la topografia della superficie del ghiaccio terrestre e del ghiacciaio aereo, o GLISTIN-A, inoltre sarà pilotato per fornire misurazioni con due tecniche radar sperimentali. UAVSAR tenterà di rilevare SWE penetrando nell'intero manto nevoso, mentre GLISTIN-A tenterà di rilevare la profondità della neve usando tecniche simili a lidar. In contrasto, SnowSAR dell'ESA utilizza il tradizionale approccio radar, che misura la quantità di dispersione che si verifica all'interno del manto nevoso.

Raccolta di dati sulla verità fondamentale

Una caratteristica importante della campagna è un robusto programma di verità sul terreno progettato per convalidare i dati dei sensori, ha detto Kim. Partecipazione di partner federali, come il servizio forestale degli Stati Uniti e la NOAA, così come da partner internazionali dal Canada, Norvegia, e altri paesi, è la chiave del successo di questa missione. Kelly Elder, uno scienziato della neve con il servizio forestale a Fort Collins, Colorado, sta conducendo questa parte della campagna SnowEx.

La grande enfasi, però, rimane sui sensori aerei stessi, disse Charles Gatebe, chi è il vice scienziato del progetto SnowEx e il principale investigatore del Cloud Absorption Radiometer che volerà durante la campagna. "Abbiamo bisogno di una missione satellitare in grado di misurare la neve a livello globale, " ha detto. "Stiamo cercando gli strumenti."