Un equipo dirigido por la NASA lanzará una ambiciosa campaña aérea para determinar qué combinación de sensores funcionaría mejor para recopilar mediciones globales de agua de nieve desde el espacio, fundamental para comprender y gestionar los recursos de agua dulce del mundo. Científicos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland está proporcionando tecnología a la misión.

La primera campaña de invierno del esfuerzo de varios años, llamado SnowEx, comienza el 6 de febrero, dijo Ed Kim, el científico del proyecto SnowEx en NASA Goddard. "SnowEx se trata de desafiar las técnicas de detección y los algoritmos ... hasta que se rompen, ", dijo." Sólo entonces aprenderemos cuándo y dónde funciona o no funciona cada técnica y, por supuesto, por qué. Esa es la clave para encontrar una combinación óptima para una futura misión satelital de nieve ".

Equivalente de agua de nieve, El punto dulce

Aunque los satélites han proporcionado a los científicos medio siglo de mapas de la capa de nieve, mostrando la extensión de la nieve sobre el paisaje, han demostrado ser poco fiables para ayudar a los científicos a determinar el equivalente de agua de nieve, o SWE, que es la cantidad de agua que contiene la capa de nieve. En la actualidad, El SWE puede medirse en el campo o calcularse mediante una combinación de observaciones y modelos espaciales.

Calcular SWE:información de vital importancia para los administradores de recursos hídricos, por no hablar de los más de mil millones de personas en todo el mundo que dependen de las bolsas de nieve para su agua:los científicos utilizan sofisticados algoritmos y modelos informáticos que consideran la profundidad y la densidad de la nieve. Sin embargo, más preciso, Se necesitan mediciones de detección remota como entrada para mejorar los resultados del modelo.

Las mediciones de teledetección provienen de sensores aéreos o espaciales, que reciben radiación pasivamente, o emiten activamente radiación dirigida hacia el suelo. La radiación luego interactúa con el objetivo y, posteriormente, se recibe de nuevo en el sensor. Sin embargo, los bosques y la topografía compleja pueden confundir y complicar las señales de teledetección.

Como consecuencia, Se volarán varios sensores para determinar qué combinación de sensores funciona mejor en diferentes condiciones de nieve. El conocimiento se aplicará a la formulación de una misión espacial para medir la nieve y otras características de la criosfera a nivel mundial. También podría usarse para determinar cómo las mediciones de misiones diseñadas para otros propósitos podrían ayudar a evaluar el SWE global.

En cuanto a medir SWE, cada sensor ofrece tanto capacidades como limitaciones. Los sensores de microondas activos y pasivos son útiles para medir SWE, independientemente de las nubes o la oscuridad, mientras la nieve no esté mojada, Dijo Kim. Algunos pueden ver nieve poco profunda, mientras que otros pierden sensibilidad en condiciones de nieve profunda con un SWE alto. Lidar, por otra parte, no satura para nieve profunda, no es efectivo para nieve poco profunda, y no puede ver a través de las nubes. Todos los sensores tienen problemas en áreas densamente boscosas, aunque lidar y otros son muy prometedores.

"Nunca antes habíamos tenido la oportunidad de combinar estos sensores específicos en una campaña, "explicó Dorothy Hall, un investigador de la Universidad Estatal de Michigan y ex científico de Goddard que está en el equipo organizador de SnowEx. "Necesitamos evaluar cómo funciona cada sensor para medir las propiedades de la capa de nieve, y cómo se pueden usar juntos, para medir SWE con precisión en diferentes coberturas terrestres ".

Determinar el punto de ruptura

Para determinar la efectividad de cada técnica de teledetección, el equipo comenzará a volar múltiples sensores aerotransportados en febrero sobre Grand Mesa, Colorado. Este sitio fue seleccionado por la comunidad de nieve de la NASA en una reunión que se llevó a cabo en la Universidad de Washington en Seattle la primavera pasada. Un gradiente distintivo de cobertura forestal en Grand Mesa lo convierte en un sitio versátil para medir la nieve en diferentes densidades de bosques. "Fue una historia de Ricitos de Oro, ", Dijo Kim." Queríamos un sitio donde no hubiera demasiados o muy pocos árboles ".

Lidar se puede utilizar para medir la profundidad de la nieve y SWE si se conocen la topografía previa a la nieve y la densidad de la capa de nieve. Por lo tanto, Se necesita un estudio de referencia del área antes de que se acumule la nieve. En septiembre, El Observatorio Aerotransportado de Nieve del Laboratorio de Propulsión a Chorro voló un lidar para determinar las condiciones específicas del terreno previo a la nieve. Igualmente, ciertas técnicas de radar se benefician de los datos de referencia "sin nieve". El equipo volará el radar de la Agencia Espacial Europea, SnowSAR, en el verano de 2017 para obtener una línea de base 'sin nieve'.

Instrumentos Goddard de la NASA

Cuando la campaña comience en febrero, el conjunto de instrumentos SnowEx incluirá dos instrumentos con la contribución de Goddard:el radiómetro pasivo de microondas de imágenes de microondas de ciencia terrestre aerotransportada, o AESMIR, y la función de reflectancia bidireccional Radiómetro de absorción de nubes, o COCHE. También se volarán dos sensores infrarrojos térmicos y una cámara de video.

El radar de apertura sintética de vehículos aéreos deshabitados, o UAVSAR, y el interferómetro A de topografía de superficie de hielo terrestre y glaciar aerotransportado, o GLISTIN-A, También se volará para proporcionar mediciones con dos técnicas experimentales de radar. UAVSAR intentará detectar SWE penetrando toda la capa de nieve, mientras que GLISTIN-A intentará detectar la profundidad de la nieve utilizando técnicas similares a lidar. A diferencia de, SnowSAR de la ESA emplea el enfoque de radar tradicional, que mide la cantidad de dispersión que se produce dentro de la capa de nieve.

Recopilación de datos de verdad sobre el terreno

Una característica importante de la campaña es un sólido programa de verdad sobre el terreno diseñado para validar los datos de los sensores, Dijo Kim. Participación de socios federales, como el Servicio Forestal de los Estados Unidos y la NOAA, así como de socios internacionales de Canadá, Noruega, y otros países, es clave para el éxito de esta misión. Kelly Anciano, un científico de la nieve del Servicio Forestal en Fort Collins, Colorado, está liderando esta parte de la campaña SnowEx.

El gran énfasis, sin embargo, permanece en los propios sensores aéreos, dijo Charles Gatebe, quien es el científico adjunto del proyecto SnowEx e investigador principal del Radiómetro de Absorción de Nubes que volará durante la campaña. "Necesitamos una misión satelital que pueda medir la nieve a nivel mundial, ", dijo." Estamos buscando las herramientas ".