Los investigadores han completado los primeros vuelos de una campaña de campo dirigida por la NASA que tiene como objetivo una de las mayores lagunas en la comprensión de los científicos sobre los recursos hídricos de la Tierra:la nieve.

La NASA usa el punto de vista del espacio para estudiar todos los aspectos de la Tierra como un sistema interconectado. Pero siguen existiendo obstáculos importantes para medir con precisión la cantidad de agua almacenada en las regiones cubiertas de nieve del planeta. La cantidad de agua en la nieve juega un papel importante en la disponibilidad de agua para beber, agricultura e hidroelectricidad.

Ingrese SnowEx, una campaña de investigación de varios años dirigida por la NASA para mejorar las mediciones de teledetección de cuánta nieve hay en el suelo en un momento dado y cuánta agua contiene esa nieve. SnowEx está patrocinado por el Programa de Hidrología Terrestre en la Sede de la NASA en Washington, CORRIENTE CONTINUA., y gestionado por el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. El primer año de la campaña terrestre y aérea se lleva a cabo en febrero en el oeste de Colorado.

"Esta es la campaña más completa que hemos realizado sobre la nieve, "dijo Edward Kim, un científico de teledetección en NASA Goddard y el científico del proyecto SnowEx. "Un ejército de casi 100 científicos de universidades y agencias de EE. UU., Europa y Canadá están participando. Nuestro objetivo es encontrar y perfeccionar las mejores técnicas de medición de nieve y cómo podrían funcionar juntas ".

Los científicos saben que necesitarán múltiples sensores para medir el contenido de agua en la nieve. "Ningún instrumento es perfecto, "dijo Charles Gatebe de NASA Goddard, Científico adjunto del proyecto SnowEx y científico senior de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades. "Uno de nuestros mayores problemas es detectar la nieve a través de los árboles. Trabajaremos en estrecha colaboración con nuestro equipo de tierra para probar nuevas técnicas y ver si podemos descubrir cómo hacerlo con precisión".

¿Por qué nevar?

Más de una sexta parte de la población mundial depende de la nieve estacional para obtener agua. En el oeste de EE. UU., casi tres cuartas partes del caudal anual que proporciona el suministro de agua llega cuando la primavera y el verano se derriten de las acumulaciones de nieve de las montañas. Ahora, Las predicciones del caudal de los arroyos pueden variar ampliamente debido a los sitios limitados de medición del suelo. Ésta es una de las razones por las que los científicos y los administradores de recursos están interesados ​​en una visión completa desde el espacio de lo que ellos llaman equivalente de agua de nieve:la cantidad de agua líquida contenida en la capa de nieve. Los científicos utilizan el equivalente de agua de nieve para estimar la cantidad de agua que se derretirá en los arroyos de montaña, ríos y embalses.

La nieve también afecta y se ve afectada por el clima. Los científicos han detectado cambios en la cantidad de nieve y el tiempo de fusión de la nieve que se relacionan con otros cambios provocados por el calentamiento del clima de la Tierra. Si bien los satélites no pueden medir el equivalente de agua de nieve con precisión en todos los paisajes nevados, Los satélites han monitoreado la extensión de las áreas cubiertas de nieve estacional durante décadas. Desde 1967 La capa de nieve primaveral del hemisferio norte ha disminuido en aproximadamente 1 millón de millas cuadradas. La pérdida de la capa de nieve hace que la Tierra absorba más luz solar, acelerando el calentamiento del planeta.

En el aire, en el piso

Los instrumentos y técnicas desarrollados en campañas como SnowEx podrían algún día resultar en una misión espacial de observación de la nieve. "También encontraremos una mejor manera de optimizar el uso de satélites existentes para realizar mediciones, "dijo Jared Entin, gerente de programa del Programa de Hidrología Terrestre en la Sede de la NASA.

Cinco aviones con un total de 10 sensores diferentes forman parte de la campaña SnowEx. Desde una base de operaciones en Peterson Air Force Base, Colorado Springs, SnowEx desplegará un avión P-3 Orion operado por el Escuadrón de Desarrollo Científico ONE (VXS-1), estacionado en la estación aérea naval del río Patuxent, Maryland. Los aviones de la NASA a gran altitud volarán desde el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, y el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Palmdale, California. Un King Air y un Twin Otter volarán desde Grand Junction, Colorado.

Los aviones llevarán un sensor de microondas pasivo y cuatro activos que son buenos para medir el equivalente de agua de nieve en nieve seca. pero son menos óptimos para medir la nieve en los bosques o la capa de nieve ligera; una cámara termográfica de infrarrojos y un termómetro remoto (KT-15) para medir la temperatura de la superficie; instrumento láser que mide la profundidad de la nieve y el equivalente del agua de la nieve a través de los árboles; un espectrómetro de imágenes que mide el albedo de la nieve:la cantidad de luz solar reflejada y absorbida por la nieve, que controla la velocidad del deshielo y el momento de su escorrentía. El King Air lleva el Observatorio Aerotransportado de Nieve del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. ASO es el primer sistema de detección remota en medir la profundidad de la nieve, equivalente de agua de nieve y albedo de nieve en cuencas de montaña enteras, y ha cuantificado de forma única el equivalente de agua de nieve en regiones montañosas desde 2013.

La parte de campo de la campaña se basa en Grand Mesa y el Senador Beck Basin. Los científicos utilizarán procedimientos de medición y muestreo que permitirán al equipo validar las mediciones de detección remota adquiridas por los múltiples sensores en las distintas aeronaves. Para la campaña terrestre se están utilizando equipos tradicionales y de alta tecnología, incluyendo pozos de nieve e instrumentos de teledetección izados 40 pies en el aire en camiones con pluma.

"El gran desafío para la campaña en tierra es recopilar mediciones de campo de alta calidad mientras se mantiene a todos seguros y saludables en estos entornos hostiles, "dijo Kelly Elder, hidrólogo investigador de la Estación de Investigación de las Montañas Rocosas del Servicio Forestal de EE. UU., Fort Collins, Colorado, quién está liderando la campaña terrestre general.

Los científicos trabajarán por encima de 10, 000 pies en condiciones potencialmente ventosas y heladas hasta 10 horas al día. Necesitan gafas de nieve o gafas de sol para protegerse los ojos. La hipotermia es una amenaza muy real, por lo que los investigadores usan ropa especial diseñada para absorber el sudor y mantenerlos secos. Los equipos usan raquetas de nieve, esquís y motos de nieve para acceder a las ubicaciones de medición del suelo en Grand Mesa y Senator Beck Basin.

El área de estudio de la Cuenca de Investigación del Senador Beck está cerca de las cabeceras de la Cuenca del Río Grande. "Sus áreas de investigación son los primeros sistemas montañosos importantes a sotavento del desierto del suroeste y la meseta de Colorado, lo que lo convierte en un lugar ideal para estudiar los efectos del polvo en el deshielo, "dijo Hans-Peter Marshall, de la Universidad Estatal de Boise, quien lidera las operaciones terrestres en Senator Beck Research Basin. "Grand Mesa fue elegida por su llanura y variedad de condiciones forestales, "dijo Chris Hiemstra, un físico investigador del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU., y el líder de las operaciones terrestres de Grand Mesa. La variedad de terrenos y entornos hacen que los sitios terrestres sean buenos modelos para desarrollar mediciones globales de la nieve.

El equipo de tierra se instaló en septiembre de 2016, antes de que la nieve comenzara a caer. Un terreno cerca de un campamento albergará equipos especializados demasiado grandes para moverse. Este esfuerzo del sitio de observación a escala local está dirigido por Ludovic Brucker de NASA Goddard. Equipos de 50 investigadores están realizando mediciones terrestres, rotando dentro y fuera del campo cada semana durante un período de tres semanas.

Los datos adquiridos de la campaña SnowEx se almacenarán en el Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo en Boulder, Colorado, y estará disponible para cualquier persona sin costo alguno, como es el caso de todos los datos de la NASA. Después del trabajo de campo, Los científicos de SnowEx analizarán los datos y recomendarán a la NASA cómo proceder en los próximos años. "Esta campaña generará las mejores ideas de la comunidad global de expertos en nieve, "Dijo Kim. El Senador Beck Basin es administrado por el Centro de Estudios de Nieve y Avalanchas CSAS, una organización sin fines de lucro que alberga estudios de investigación sobre la capa de nieve en la cuenca.