Las montañas cubiertas de nieve de Colorado y Utah contienen billones de galones de agua almacenados en forma de nieve. El agua de deshielo de esta nieve eventualmente fluirá hacia el río Colorado, entregando agua muy necesaria a siete estados occidentales y 33 millones de personas. La predicción precisa del agua procedente del deshielo es fundamental para la región, y los satélites de observación de la Tierra pueden ayudar. Crédito:iStock
Cuando Michelle Stokes y Stacie Bender miran las montañas nevadas de Utah y Colorado, ven más que un paisaje majestuoso. Ven millones de galones de agua que eventualmente desembocarán en el río Colorado.
El agua almacenada como capa de nieve llegará a unos 33 millones de personas en siete estados del oeste, regando acres de lechuga, frutas y nueces en California, generando enormes cantidades de electricidad y, en última instancia, fluyendo de grifos en siete estados. Para algunos de estos estados bañados por el sol, las nevadas (y su posterior derretimiento) proporcionan hasta el 80 por ciento de la precipitación anual, que finalmente se usa para beber, agricultura, recreación y generación de energía. Si bien es importante que los administradores del agua en estos estados conozcan la cantidad de agua que pueden esperar del deshielo, es tan importante para ellos saber cuándo esperarlo.
En el flujo
Como hidrólogos del Colorado Basin River Forecast Center, Stokes y Bender hacen precisamente eso, al proporcionar pronósticos de flujo de arroyos para las cuencas hidrográficas dentro de la cuenca del río Colorado y la región. Esta cuenca incluye algunas de las tierras más áridas de los Estados Unidos. Como resultado, Se extrae tanta agua para uso humano y se devuelve tan poca que el río se seca de forma rutinaria antes de llegar a su desembocadura en el Golfo de California en México. Con un recurso tan escaso, cada gota cuenta.
"Los pronósticos que obtenemos del centro brindan información crucial para administrar nuestros recursos hídricos e instalaciones de embalses, "dijo Dave Kanzer, un ingeniero jefe adjunto para el distrito del río Colorado en Glenwood Springs, Colorado. "Los pronósticos de suministro de agua son críticos. Si recibimos menos agua de lo que predicen los pronósticos, no tendremos lo suficiente ahorrado en los embalses para mantener el flujo del río durante la temporada de demanda de riego. En cambio, si recibimos más de lo previsto, podríamos tener que liberar agua extra, sin causar inundaciones perjudiciales ".
Agua para beber agricultura, la recreación e incluso la generación de energía también proviene de la cuenca del río Colorado. Y por supuesto pescado, las aves y muchas otras especies también dependen de esta agua. Crédito:NASA
Consciente de la importancia de la precisión, el centro ingresa numerosas lecturas en un complejo programa de computadora que usa esa información para generar sus pronósticos. Antes de 2011, esas entradas provinieron únicamente de sensores terrestres y observaciones directas del personal. Sin embargo, 2009 sirvió como un punto de inflexión cuando tormentas masivas arrojaron lo que parecían ser cantidades sin precedentes de polvo de la meseta de Colorado sobre la blanca nieve inmaculada de las Montañas Rocosas. Bajo una espesa capa de polvo, la nieve blanca normalmente reflectante absorbió más energía del sol, y la capa de nieve se derritió a un ritmo mucho más rápido de lo esperado durante la temporada de escorrentía.
"Descubrimos que las condiciones realmente polvorientas aumentan la tasa de deshielo tanto como aumentan la temperatura entre 1 y 3 grados Fahrenheit, ", explicó Bender." Quedó muy claro que teníamos que identificar una forma más precisa de medir el polvo en la nieve ".
Si bien la medición del polvo puede parecer el momento de hacer zoom, Stokes y Bender en realidad tuvieron que alejarse, alejarse mucho. Como pronto descubrieron, la respuesta fue orbitar muy por encima de las Montañas Rocosas en el espacio.
Midiendo
Tom Painter ha pasado una buena parte del tiempo entre los picos prístinos de las Montañas Rocosas. Como científico investigador en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, ha estado estudiando el polvo y la nieve acumulada durante años. En 2011, Painter y sus colegas firmaron para ayudar a Stokes y Bender a mejorar los pronósticos de caudal aprovechando el poder de las observaciones de la Tierra desde el espacio; nació una fructífera colaboración.
La nieve blanca fresca puede reflejar hasta el 90 por ciento de la luz solar. pero con polvo en la nieve se absorbe más luz y la capa de nieve se derrite a un ritmo mucho mayor durante la temporada de escorrentía, por lo que medir el polvo puede ayudar a pronosticar mejor el flujo de agua. Los satélites de la NASA Terra (que se muestran en el concepto de este artista) y Aqua pueden detectar polvo en la nieve para estimar la energía adicional que produce calor absorbida por la capa de nieve. que se incluye en el modelo de pronóstico de escorrentía de agua. Crédito:NASA
Con la ayuda de la NASA, el centro comenzó a incorporar dos conjuntos de datos de detección remota en su modelo de pronóstico. El primer conjunto les dio una lectura más precisa de dónde estaba ubicada la nieve, mientras que el segundo les brindó una imagen más clara de las condiciones de la superficie del manto de nieve y específicamente la cantidad de luz solar adicional absorbida por el polvo contenido en el manto de nieve.
"Cuando empezamos a utilizar datos de teledetección, todo cambió, "dijo Bender." De hecho, Nuestra investigación muestra que el uso de datos de teledetección reduce el error en aproximadamente un 70 por ciento en algunas cuencas hidrográficas. Nos permite predecir la sincronización del flujo de la corriente mucho mejor que lo que hacía nuestro sistema antes ".
Con pronósticos más precisos, Los administradores del agua ahora pueden tomar mejores decisiones sobre cuándo y cuánta agua almacenar y / o liberar en la cuenca del río Colorado, decisiones que pueden tener un impacto dramático en la vida y el bienestar de las personas y la vida silvestre.
"Sabemos lo crucial que es el agua para los agricultores y las comunidades, "dijo Kanzer." Al mismo tiempo, sin suficiente agua fluyendo por los ríos, generaciones enteras de peces en peligro de extinción podrían correr peligro. Cuanto más precisos sean los pronósticos, cuanto mejor equipados estemos para lograr ese equilibrio ".
Con esta información, Los administradores del agua pueden tomar mejores decisiones de asignación relacionadas con el agua potable, comida, necesidades energéticas y de los ecosistemas. Crédito:iStock
Recursos compartidos
A medida que la gestión del agua se vuelve cada vez más vital debido al crecimiento de la población y las sequías recurrentes, la conexión entre los datos de los satélites de observación de la Tierra y los que trabajan directamente con esa información es cada vez más crítica. "La colaboración es esencial para encontrar respuestas y brindar información que beneficie a nuestras comunidades, ", dijo Painter." Con estas asociaciones, podemos aprovechar el conocimiento mejorado del planeta Tierra para hacer avanzar la ciencia, al mismo tiempo que ayuda a crear medios de vida más saludables, economías, y entornos. Y estas asociaciones nos ayudan a identificar nuevas preguntas y áreas importantes de investigación ".
Al trabajar juntos para utilizar los datos satelitales de la NASA, Painter y el Colorado Basin River Forecast Center garantizan que más de 33 millones de personas tengan un suministro de agua más seguro y no tengan que preocuparse por consultar un pronóstico antes de abrir el grifo.
A pesar de la importancia del albedo de la capa de nieve (la proporción de luz que se refleja frente a la que se absorbe) para controlar la escorrentía de la capa de nieve, el albedo de la capa de nieve no se ha cuantificado en gran parte de los Estados Unidos. Para medirlo, El equipo de Painter en la NASA detecta impurezas que absorben luz (como el polvo) en la nieve con sus instrumentos MODIS (espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada) a bordo de dos satélites:Terra y Aqua. La NASA usa estos datos para estimar la energía adicional absorbida por la capa de nieve, un insumo esencial para comprender la dinámica del equilibrio energético del manto de nieve. Creciendo de este esfuerzo, El equipo de Painter ha desarrollado el Airborne Snow Observatory, que reúne la combinación de albedo y equivalente de agua de nieve, los dos controles más importantes sobre el tiempo y la magnitud de la escorrentía del deshielo.
