Mentre l'ultima neve si scioglie, I team SnowEx della NASA stanno preparando le racchette da neve, sci, e gli strumenti scientifici che hanno usato tutto l'inverno per studiare la neve nelle montagne e nelle praterie. Ora, stanno rivolgendo la loro attenzione a un diverso tipo di montagna:tutti i dati che hanno raccolto.

Quest'anno, I team di SnowEx hanno effettuato misurazioni della neve in sei siti negli Stati Uniti occidentali, a terra e con droni e aeroplani che sorvolano. Queste informazioni aiuteranno gli scienziati a determinare quanta acqua contiene il manto nevoso invernale, fondamentale per la gestione delle risorse idriche per bere, agricoltura, energia idroelettrica, previsione delle inondazioni, gestione della siccità e degli incendi boschivi e altro ancora.

Oltre a studiare la neve, I ricercatori di SnowEx stanno anche valutando la precisione con cui varie tecniche possono misurare la neve in ambienti diversi. Nel futuro, La NASA spera di lanciare un satellite dedicato allo studio della neve e dell'acqua che immagazzina dallo spazio, per capire come i cambiamenti del manto nevoso influiscano sulla siccità, incendi boschivi, e altro ancora. Uno degli obiettivi principali della campagna pluriennale SnowEx è capire quali strumenti possono essere più adatti per il lavoro.

"Non risolveremo il problema del monitoraggio della neve dallo spazio con una sola tecnologia, "ha detto HP Marshall, professore associato presso la Boise State University e co-scienziato del progetto SnowEx 2021. "Una grande parte di SnowEx è trovare il modo migliore per combinare il lavoro sul campo, telerilevamento, e la modellazione in un unico framework."

Nel 2020, la campagna SnowEx è stata interrotta a causa della pandemia di COVID-19 e il team non è riuscito a completare i propri esperimenti in volo. Per il 2021, il team scientifico aveva tre obiettivi principali:condurre una serie temporale di osservazioni InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) in banda L in diverse condizioni di neve, misurare la riflettività della superficie della neve, e studiare la distribuzione della neve in un paesaggio di prateria.

Un aereo Gulf Stream 3, trasportando lo strumento Radar ad apertura sintetica del veicolo aereo disabitato (UAVSAR) del Jet Propulsion Laboratory della NASA, sorvolato sette siti in Colorado, Utah, Idaho e Montana da metà gennaio a fine marzo. UAVSAR è un InSAR in banda L, un tipo speciale di radar, che SnowEx sta usando per misurare i cambiamenti nella massa del manto nevoso.

La massa del manto nevoso può cambiare drasticamente da un volo UAVSAR all'altro. Per esempio, una grande tempesta di neve può scaricare enormi quantità di neve in un'area in un breve periodo di tempo. Parte della neve può sciogliersi o sublimarsi, saltando la fase liquida e passando direttamente dal solido al gas. Potrebbe anche essere ridistribuito da forti venti.

Il team di SnowEx sta testando la capacità del sensore UAVSAR di rilevare questi diversi cambiamenti nella massa della neve. Riassumere i cambiamenti nella massa di neve durante la stagione invernale aiuterà il team a calcolare quanta acqua è immagazzinata nel manto nevoso stagionale, o equivalente in acqua neve (SWE). "Con UAVSAR, quello che stiamo guardando è il cambiamento in SWE da un volo all'altro, " ha detto Carrie Vuyovich, capo scienziato della neve per il programma di idrologia terrestre della NASA, al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

Previsto per il 2022, La NASA e l'Indian Space Research Organisation (ISRO) intendono lanciare il satellite NISAR per studiare i cambiamenti della superficie terrestre dallo spazio. NISAR trasporterà uno strumento radar in banda L simile a UAVSAR, e il team di SnowEx sta testando come utilizzare le osservazioni NISAR per studiare la neve.

Mentre gli aerei volavano sopra la testa, gli scienziati hanno raccolto dati sul terreno sottostante. Hanno misurato le caratteristiche della neve come la profondità e la densità della neve, la dimensione dei singoli granelli di neve, temperatura, quanto è riflettente la superficie della neve, e quanto del manto nevoso è ghiaccio, neve o acqua liquida. Il team ha raccolto queste misurazioni da fosse di neve, buche delle dimensioni di un'auto scavate nella neve. Dall'interno delle fosse, gli scienziati hanno prelevato campioni a diverse profondità per vedere come le caratteristiche del manto nevoso variassero da strato a strato.

Gli osservatori di SnowEx hanno anche misurato il manto nevoso utilizzando strumenti di telerilevamento a terra simili a quelli utilizzati dall'aria e dallo spazio. I dati raccolti durante SnowEx sono pubblicamente disponibili presso il National Snow and Ice Data Center; più set di dati vengono pubblicati ogni mese mentre gli scienziati di tutto il paese completano l'elaborazione di ciascuno dei set di dati grezzi e li controllano attentamente per errori.

Scienziati con racchette da neve o sci hanno anche usato spettrometri portatili per misurare l'albedo, o quanto è brillante e riflettente la superficie della neve. Albedo gioca un ruolo enorme nella velocità di scioglimento della neve. Dipende da una serie di fattori, come la dimensione e la forma dei singoli cristalli di neve, quanta neve si è già sciolta, e impurità come polvere sopra la neve.

Dall'aria, i ricercatori hanno misurato l'albedo utilizzando lo strumento Airborne Visible / Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) Next Generation del Jet Propulsion Laboratory della NASA. Il confronto delle misurazioni aeree e terrestri aiuterà gli scienziati a identificare come i diversi fattori contribuiscono all'albedo della neve.

Quest'anno, SnowEx ha aggiunto un sito in una prateria, che è un panorama importante ma poco studiato quando si tratta di scienze della neve. Mentre la quantità di neve nelle praterie è molto inferiore a quella che cade in montagna, "Una grande percentuale della Terra innevata è considerata prateria. La neve in quelle aree è importante per l'agricoltura e contribuisce alle inondazioni, " disse Vuyovich.

Questi paesaggi esposti hanno spesso forti venti che spostano la neve da una zona all'altra, formando profondi cumuli di neve in alcune zone e lasciando solo una leggera spolverata di neve in altre. A causa di queste variazioni, il team di SnowEx voleva vedere come il telerilevamento può rilevare questi grandi cambiamenti nel manto nevoso su brevi distanze.

Tutti gli esperimenti sono andati bene nonostante la pandemia, disse Marshall. "Ci sono sempre sfide, " Egli ha detto, citando rischi di ipotermia, valanghe e condizioni stradali pericolose. "Ma il COVID è stata una grande sfida aggiuntiva con cui non eravamo abituati ad affrontare". Per garantire che tutti fossero al sicuro, il team ha implementato test di routine COVID-19, maschere, protocolli di distanziamento sociale, e passeggeri limitati nei veicoli.

I team di SnowEx hanno anche reclutato scienziati della neve locali per aiutare a raccogliere dati sul campo. "Queste squadre sono state assolutamente determinanti nel rendere questa campagna un successo, " ha detto Vuyovich. "Era l'unico modo in cui siamo stati in grado di continuare SnowEx questo inverno."

Dopo un inverno di successo sul campo, il team SnowEx sta cambiando la propria attenzione da racchette da neve e spettrometri a laptop e computer ad alte prestazioni. A metà luglio, 90 membri della community parteciperanno a un hackathon di una settimana, che fornirà tutorial per lavorare con i dati SnowEx e progetti di gruppo per creare software per l'analisi di grandi set di dati. Il prossimo inverno, the SnowEx team plans to conduct experiments in the Alaskan tundra and boreal forest. Full data analysis involving broader community participation will continue into the future.