Quando senti notizie sulla perdita di ghiaccio dalla Groenlandia o dall'Antartide, una falda acquifera in California che si sta esaurendo, o una nuova spiegazione per un'oscillazione nella rotazione terrestre, potresti non renderti conto che tutti questi risultati possono fare affidamento sui dati di una singola missione:il Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) tra Stati Uniti e Germania. dati GRAZIA, raccolti dal 2002 al 2017 mentre la missione era attiva, vengono ancora utilizzati per migliorare la nostra comprensione dell'acqua in movimento e dei suoi effetti a volte sorprendenti sul nostro pianeta. Un nuovo documento riunisce i riepiloghi appena calcolati e quelli esistenti dei principali risultati generati da GRACE, mostrando l'ampiezza degli argomenti che la missione ha illuminato nel corso degli anni.

"L'acqua è un segno importante della salute del pianeta, "ha detto Michael Watkins, lo scienziato originale del progetto GRACE e ora direttore del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA a Pasadena, California. "Ma l'acqua è difficile da rintracciare in alcune forme, ad esempio, ghiaccio polare o acqua immagazzinata in profondità nel sottosuolo. Abbiamo bisogno di capire questi componenti così come comprendiamo l'acqua nelle sue forme più facilmente valutabili in tutto il mondo. Questo è ciò che GRACE ci ha permesso di fare." Gli scienziati hanno utilizzato questa maggiore conoscenza di come l'acqua si muove e viene immagazzinata sulla Terra per comprendere il clima globale e come sta cambiando.

Byron Tapley, L'investigatore principale originale di GRACE e la forza motivante dietro la missione (ora in pensione dall'Università del Texas ad Austin), è l'autore principale del nuovo articolo. Intitolato "Contributions of GRACE to Understanding Climate Change" e pubblicato sulla rivista Cambiamenti climatici naturali , riassume gli ultimi risultati e le nuove intuizioni che GRACE ha permesso fino ad oggi. La recensione, che copre aspetti della tecnica di misurazione GRACE, scoperte scientifiche e la rilevanza per le applicazioni dei servizi climatici, è stato scritto da un distinto team di esperti GRACE. La maggior parte degli autori ha contribuito alla missione GRACE anche prima del suo lancio e ha svolto un lavoro innovativo con i suoi dati.

Come la misurazione della gravità rivela l'acqua in movimento

GRAZIA e il suo successore, GRACE proseguimento, sono stati progettati per misurare i cambiamenti nell'attrazione gravitazionale che risultano dai cambiamenti di massa sulla Terra. Più del 99 percento dell'attrazione gravitazionale media della Terra non cambia da un mese all'altro. Questo perché proviene dalla massa della Terra solida stessa - la sua superficie e il suo interno - e che si muove raramente, o si muove molto lentamente. Acqua, d'altra parte, si muove continuamente quasi ovunque:cade la neve, le correnti oceaniche scorrono, il ghiaccio si scioglie e così via. Mentre i due satelliti GRACE orbitavano intorno alla Terra, uno segue da vicino l'altro, le variazioni di massa al di sotto hanno modificato leggermente la distanza tra i due satelliti. La registrazione di questi cambiamenti è stata analizzata per creare mappe globali mensili dei cambiamenti e della ridistribuzione della massa terrestre vicino alla superficie.

"È stata una sfida scrivere una recensione rappresentativa di otto pagine dei risultati di GRACE, che sono stati documentati in oltre 3, 000 pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria, " disse Ingo Sasgen, scienziato GRACE presso il Centro Helmholtz dell'Istituto Alfred Wegener per la ricerca polare e marina a Bremerhaven, Germania, che ha coordinato il nuovo documento. "Volevamo trasmettere quanto fosse davvero unica la missione GRACE e quanto siano importanti per noi i suoi dati per capire come il cambiamento climatico influenzi l'acqua immagazzinata nell'oceano, ghiaccio e sui continenti." Ecco alcuni esempi.

Groenlandia e Antartide. Il documento aggiorna studi precedenti per segnalare che durante la vita della missione GRACE, La Groenlandia ha perso 258 gigatonnellate di ghiaccio all'anno, con l'importo variabile di oltre il 50% di anno in anno, in larga misura in risposta alle temperature durante i mesi estivi. "L'Artico si sta riscaldando a una velocità doppia rispetto alla media globale, con la perdita di massa di ghiaccio e l'innalzamento del livello del mare come conseguenze principali, " ha affermato Sasgen. "Con GRACE siamo stati in grado di preventivare ogni mese la perdita di massa di ghiacciai e calotte glaciali in tutto il mondo. Questi dati hanno notevolmente migliorato la nostra comprensione dei processi in atto in queste aree remote e la loro sensibilità ai cambiamenti climatici." L'Antartide ha perso in media 137 gigatonnellate all'anno, ma il tasso annuo di perdita variava di oltre il 150%, principalmente a causa delle fluttuazioni delle nevicate. GRACE ha anche scoperto che queste grandi fluttuazioni si verificano principalmente nell'Antartide occidentale e si correlano bene con gli eventi di El Niño, che influenzano la quantità di precipitazioni che raggiunge il continente.

Cambiamenti nello stoccaggio dell'acqua a terra. GRACE ha rivelato che ora viene immagazzinata naturalmente meno acqua nelle regioni terrestri di media latitudine (vale a dire, queste regioni stanno ricevendo meno precipitazioni e stanno diventando più secche) e più viene immagazzinato nelle regioni ad alta e bassa latitudine (cioè, quelle regioni si stanno bagnando). I modelli climatici prevedono da tempo che il cambiamento climatico globale determinerà questa tendenza, quindi le osservazioni forniscono un'importante conferma anticipata dei modelli.

Innalzamento del livello del mare. Dal 2005 al 2016 il livello del mare è salito in media di oltre 1,5 pollici (3,7 centimetri) per decennio in tutto il mondo. Ci sono due cause principali per questo cambiamento:il deflusso delle calotte glaciali e dei ghiacciai che si sciolgono, e l'espansione dell'acqua dell'oceano stesso mentre si riscalda. Oltre a monitorare i cambiamenti nelle calotte glaciali e nei ghiacciai, GRACE ha potuto rilevare quanto l'innalzamento del livello del mare fosse dovuto all'aggiunta all'oceano di acqua precedentemente bloccata nel ghiaccio sulla terraferma. I dati mostrano che questa fonte è aumentata durante la missione ed è attualmente responsabile di circa due terzi dell'innalzamento del livello del mare.

"GRACE ha fornito un cambio di paradigma nella nostra visione di come gli oceani, l'atmosfera e le componenti della superficie terrestre interagiscono, " ha detto Tapley. "Ad esempio, GRACE ha mostrato che l'acqua che lascia le calotte polari è uguale all'aumento della massa d'acqua negli oceani, dando conferma dell'uso di questa importante misurazione nella valutazione dell'accumulo di calore oceanico".

Oltre al suo valore per la ricerca, Tapley ha sottolineato, "GRACE è anche una risorsa importante per valutare lo stato dell'acqua dolce e assistere nella sua gestione". Per migliorare le previsioni di inondazione per l'Europa, il Servizio europeo di gravità per una migliore gestione delle emergenze utilizza i dati GRACE per esaminare i livelli di saturazione del suolo settimane prima della stagione delle inondazioni. I ricercatori hanno scoperto che la conoscenza di livelli insolitamente elevati di stoccaggio dell'acqua sotterranea può aumentare il tempo di attesa per gli allarmi di picco di inondazioni dei fiumi fino a sei settimane. In situazioni in cui l'acqua dolce è scarsa, I dati di GRACE supportano il monitoraggio della siccità degli Stati Uniti, che tiene traccia della siccità negli Stati Uniti e nei suoi territori ed è ampiamente utilizzato dai manager a livello federale e statale

Il valore di GRACE per la comunità scientifica è stato riconosciuto nei suoi primi due anni di attività, e la comunità ha fortemente raccomandato di continuare la missione senza grandi lacune di dati. Per realizzare ciò, La NASA e il Centro di ricerca tedesco per le geoscienze (GFZ) hanno lanciato un successore, GRACE proseguimento, nel maggio 2018. GRACE-FO ha completato tutte le sue fasi di checkout e presto inizierà a rilasciare mappe mensili dei cambiamenti di massa sulla Terra. "GRACE-FO ci permette di continuare l'eredità rivoluzionaria di GRACE, "Ha detto Watkins. "Ci saranno sicuramente scoperte più inaspettate e innovative in futuro".

GRACE è stato implementato come missione congiunta della NASA e del Centro aerospaziale tedesco. GRACE è stata la prima missione guidata dal principale investigatore implementata nell'ambito del programma Earth System Pathfinder. Il team di implementazione comprendeva l'Università del Texas ad Austin, JPL e GFZ. Il JPL ha gestito l'implementazione e le operazioni per la direzione della missione scientifica della NASA a Washington. Caltech a Pasadena gestisce JPL per la NASA.