Las 2 pulgadas superiores de la capa superficial del suelo en todas las masas terrestres de la Tierra contienen una fracción infinitesimal del agua del planeta, menos de una milésima de un por ciento. Sin embargo, debido a su posición en la interfaz entre la tierra y la atmósfera, esa pequeña cantidad juega un papel crucial en todo, desde la agricultura hasta el tiempo y el clima, e incluso la propagación de enfermedades.

El comportamiento y la dinámica de este reservorio de humedad han sido muy difíciles de cuantificar y analizar, sin embargo, porque las mediciones han sido lentas y laboriosas de realizar.

Esa situación cambió con el lanzamiento en 2015 de un satélite de la NASA llamado SMAP (Soil Moisture Active Passive), diseñado para proporcionar mediciones frecuentes y exhaustivas a nivel mundial de la humedad en esa capa superior del suelo. El primer año de datos de observación de SMAP ya ha sido analizado y está brindando algunas sorpresas importantes que ayudarán en el modelado del clima. pronóstico del tiempo, y seguimiento de la agricultura en todo el mundo.

Estos nuevos resultados se informan en la revista Naturaleza Geociencia , en un artículo del líder del equipo científico de SMAP, Dara Entekhabi, Kaighin McColl PhD '16, recién graduado del MIT, y otros cuatro. Entekhabi es profesor en el Laboratorio Ralph M. Parsons de Ciencias e Ingeniería Ambientales en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT.

Las observaciones de SMAP están proporcionando un nivel sin precedentes de detalle, información mundial sobre la cantidad de agua en esas 2 pulgadas (5 centímetros) superiores de suelo, recolectados globalmente cada dos o tres días. Entekhabi dice que esto es importante porque esta capa delgada es una parte clave del ciclo global del agua en los continentes, y también un factor clave en los ciclos globales de energía y carbono.

Precipitación en tierra y la evaporación de esa humedad de la tierra, "transfiere grandes cantidades de energía" entre los continentes y la atmósfera, Entekhabi dice:y el clima de la Tierra sería drásticamente diferente sin este elemento. Los océanos, que contiene el 97 por ciento del agua de la Tierra, proporcionar un papel importante en el almacenamiento y la liberación de calor, pero sobre la tierra ese papel lo proporciona la humedad en la capa superior del suelo, aunque a través de diferentes mecanismos. Esa humedad "es muy pequeña, una pequeña fracción del presupuesto de agua, pero se encuentra en una zona muy crítica en la superficie de la tierra, y juega un papel desproporcionadamente crítico en el ciclo del agua, ", dice." Desempeña un papel importante en la moderación del clima, en escalas de tiempo estacionales y anuales ".

Entendiendo mejor estos ciclos, gracias a los nuevos datos, podría ayudar a que las predicciones meteorológicas sean más precisas en escalas de tiempo más largas, lo que podría ser una gran ayuda para la agricultura. Varias agencias federales ya han comenzado a utilizar los datos de SMAP, Entekhabi dice:por ejemplo, para ayudar a que los pronósticos de las condiciones de sequía e inundaciones sean más precisos.

"El satélite proporciona una calidad extraordinaria de información sobre la humedad del suelo superficial que hace posible este análisis, ", dice. La misión principal del satélite de tres años está a la mitad, él dice, pero el equipo está trabajando para solicitar una misión extendida que podría durar hasta una década.

Una de las grandes sorpresas de los nuevos datos es que este nivel superior de suelo conserva una "memoria" para las anomalías meteorológicas, más de lo que se había predicho por la teoría y antes, mediciones más dispersas. La memoria se refiere a la persistencia de los efectos de cantidades inusualmente altas o bajas de lluvia. Contrariamente a las expectativas de la mayoría de los investigadores, resulta que estos efectos persisten durante unos días, en lugar de unas pocas horas. De media, aproximadamente una séptima parte de la cantidad de lluvia que cae todavía está presente en esa capa superior de suelo tres días después de que cae, y esta persistencia es mayor en las regiones más secas.

Los datos también muestran un efecto de retroalimentación significativo que puede amplificar los efectos tanto de sequías como de inundaciones. Dice Entekhabi. Cuando la humedad se evapora del suelo húmedo, enfría el suelo en el proceso, pero cuando el suelo se seca demasiado, el enfriamiento disminuye, lo que puede provocar un clima más cálido y olas de calor que prolongan y profundizan las condiciones de sequía. Tales efectos "se habían especulado, " él dice, "pero no había sido observado directamente".

La misión SMAP en curso también brinda oportunidades educativas que ayudan a verificar y calibrar los datos satelitales. Con equipo mínimo, los estudiantes pueden participar en lecciones prácticas sobre la recopilación de datos, utilizando métodos de medición que se consideran el estándar de oro. Por ejemplo, pueden recolectar una muestra de suelo en un volumen fijo, como una lata de atún, y pesarlo antes y después de secarlo. La diferencia entre los dos pesos da una medida precisa del contenido de humedad del suelo en ese volumen, que se puede comparar con la medición de humedad del satélite.

Incluso los estudiantes más jóvenes "pueden realizar mediciones de 'estándar de oro', y todo lo que se necesita es una báscula de cocina y un horno, "Dice Entekhabi." Pero es muy laborioso. Por eso, nos hemos comprometido con escuelas de todo el mundo para realizar estas mediciones ".