Inondazioni a Otey, Texas, dopo l'uragano Harvey nel 2017. Questa è una delle serie di immagini catturate dal National Geodetic Survey della NOAA all'indomani della tempesta. Credito immagine:NOAA
L'uragano Harvey ha scaricato più di 1,5 metri d'acqua nel sud-est del Texas alla fine di agosto 2017, rendendolo l'uragano registrato più piovoso nella storia degli Stati Uniti. Ma dopo che la tempesta è passata, dov'è finita tutta quell'acqua?
In un nuovo, studio condotto dalla NASA, gli scienziati hanno utilizzato i dati del Global Positioning System (GPS) per rispondere a questa domanda e per tracciare non solo dove l'acqua piovana di Harvey è finita sulla terraferma, ma anche quanto tempo ci è voluto per dissipare.
"Abbiamo stabilito che nei primi otto giorni dopo l'approdo, Il 30 percento delle acque piovane di Harvey è stato catturato o immagazzinato a terra, la maggior parte come acqua stagnante che si trova in superficie. Circa il 60 percento è stato perso o drenato nell'oceano e nella baia di Galveston nei primi giorni dopo la tempesta, e il restante 10 per cento è stato perso per evapotraspirazione, o una combinazione di evaporazione e traspirazione delle piante, " ha detto il primo autore Chris Milliner del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California.
Il 30 percento dell'acqua immagazzinata a terra si è poi gradualmente dissipata in un periodo di circa cinque settimane, probabilmente per evapotraspirazione, il deflusso delle acque sotterranee nei fiumi vicini e il rifornimento delle falde acquifere.
Come funziona
Composto da satelliti, ricevitori e stazioni di terra dislocate in tutto il mondo, Il GPS consente agli scienziati di misurare i cambiamenti nell'elevazione della superficie terrestre con una precisione inferiore a un pollice (pochi millimetri). Funziona in modo molto simile al GPS sul tuo cellulare, ma con maggiore precisione. Il team di studio ha utilizzato misurazioni giornaliere dell'elevazione da circa 220 di queste stazioni di terra, dal Texas occidentale alla Louisiana, per monitorare i cambiamenti nella quantità di acqua piovana a terra dopo l'uragano.
L'animazione mostra i cambiamenti delle posizioni verticali del GPS dopo l'Harvey nel tempo. I colori più caldi rappresentano le aree in cui la superficie è depressa dal peso dell'acqua di Harvey. La linea rossa è il percorso effettivo di Harvey. Il GPS ha misurato la subsidenza, o depressione superficiale, intorno a Houston (al centro dell'immagine) per essere poco meno di un pollice (22 mm). Il modello di subsidenza emigrò anche attraverso la costa del Golfo verso la Louisiana occidentale per un periodo di sette giorni in coincidenza con la posizione dell'uragano. Credito:NASA / JPL-Caltech
"Quando ti siedi su un materasso, il tuo peso ne deprime la superficie. Anche la crosta terrestre è elastica e si comporta in modo simile sotto il peso dell'acqua, " ha detto Milliner. "Il GPS sta misurando la quantità di subsidenza (o depressione), che ti dice quanta massa d'acqua deve premere sulla superficie e dove viene distribuita quell'acqua."
Il team ha stabilito che nei primi giorni dopo l'uragano Harvey, la terra intorno a Houston si abbassò in elevazione fino a 20 millimetri. I dati GPS hanno anche tracciato un chiaro modello di cedimento del suolo che è migrato attraverso la costa del Golfo per un periodo di sette giorni, coerente con la posizione dell'uragano Harvey. A seguito di questo primo cedimento del terreno, le misurazioni delle stazioni GPS hanno scoperto che la superficie terrestre si è gradualmente rialzata, indicando che l'acqua stava drenando ed evaporando dalla terra, proprio come si comporta un materasso quando ti alzi lentamente e ti togli il peso da esso.
Per rilevare la risposta simile a un materasso della Terra ai cambiamenti nella massa d'acqua, il team ha dovuto prima elaborare i dati GPS per rimuovere errori sistematici chiamati errore di modalità comune (CME). CME agisce essenzialmente come "rumore" che maschera il segnale idrologico. Utilizzando un filtro di analisi dei componenti indipendente, il team è stato in grado di separare statisticamente i dati GPS grezzi in CME e segnali idrologici. Ciò ha permesso loro di scartare il segnale che era rumore ed estrarre il sottile segnale idrologico che cercavano.
Con i dati GPS filtrati, gli scienziati sono stati in grado di determinare la grandezza e la posizione giornaliera della depressione superficiale e da questo calcolare la massa giornaliera d'acqua che l'ha causata.
Questa animazione mostra la risposta elastica della Terra all'aumento e alla diminuzione del carico d'acqua sulla superficie. La quantità di depressione corrisponde alla depressione prevista che la superficie ha subito a causa del peso dell'acqua piovana dell'uragano Harvey. Credito:NASA / JPL-Caltech
Perchè importa
Lo studio dimostra, per la prima volta, che è possibile quantificare in modo affidabile i cambiamenti giornalieri nello stoccaggio dell'acqua a seguito di eventi di precipitazioni estreme come i grandi uragani. Ci permette di vedere quanta acqua è temporaneamente immagazzinata a terra dopo un grande uragano, dove è conservato, e quanto tempo impiega l'acqua immagazzinata a dissiparsi nel tempo.
Gli scienziati che vogliono capire come si comporta il sistema idrologico in risposta a grandi tempeste beneficiano di queste informazioni, ma anche i gestori dell'acqua e delle inondazioni. Se sanno quanta acqua è stata immagazzinata sulla terra e quanto tempo ha impiegato per dissipare l'acqua dopo un grave evento di precipitazione, hanno una comprensione più chiara di cosa aspettarsi quando il prossimo major, colpi di tempesta ad alta intensità di pioggia e può prepararsi di conseguenza.
Lo studio, intitolato "Tracciamento del peso dell'acqua piovana dell'uragano Harvey utilizzando i dati GPS, " è stato recentemente pubblicato dalla rivista Progressi scientifici .
