Es posible que no note agua en el suelo debajo de sus pies, pero juega un papel importante para mantenerte vivo. Las plantas extraen agua del suelo hacia sus raíces y la usan para crecer. Si no hay suficiente la sequía resultante puede tener impactos que se extienden por los suministros de agua locales, agricultura regional e incluso precios internacionales de los alimentos. La misión Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) de la NASA fue el primer sistema de satélite en medir directamente los cambios globales en el agua almacenada bajo tierra en los acuíferos más grandes del mundo. Continuación de GRACE, programado para lanzarse este mes, continuará esta importante tarea.

"Realmente no existen productos de teledetección que sean equivalentes a los datos de GRACE para dar una instantánea de las condiciones en los acuíferos profundos, "dijo Brian Wardlow, director del Centro de Tecnologías de Información de Gestión de Tierras Avanzadas de la Universidad de Nebraska, Lincoln. Wardlow está familiarizado con el valor de esta información para comprender la sequía. Trabajó en el Centro Nacional de Mitigación de Sequías (NDMC) en Lincoln cuando los datos originales de GRACE se incorporaron por primera vez en productos experimentales de los mapas semanales del Monitor de sequía de EE. UU. Los mapas muestran la humedad del suelo en tres niveles subterráneos:las primeras pulgadas del suelo, los primeros pies / un metro de suelo (la zona de la raíz), y acuíferos.

Los mapas del Monitor de sequía de EE. UU. Son una de las herramientas más importantes del país para rastrear la sequía en los Estados Unidos. Son ampliamente utilizados por los tomadores de decisiones a nivel federal y estatal. Por ejemplo, La actual Ley Agrícola de EE. UU. designa las clasificaciones de sequía condado por condado del Monitor de Sequía como el estándar para juzgar la elegibilidad para algunos programas federales de asistencia por desastre.

Climatólogo Brian Fuchs de NDMC, uno de los miembros del equipo de científicos que es el autor de los mapas de sequía, explicó que la humedad del suelo se mide escasamente en el suelo. "Algunos estados tienen sus propias redes [terrestres], pero los datos son irregulares y eso hace que sea muy difícil utilizar los productos en una evaluación nacional, ", dijo." GRACIA cubre todo el país, y nos ayuda a tener una idea de dónde están las áreas de humedad y sequedad ".

El NDMC también consideró los datos de GRACE al producir otros recursos del NDMC como el Índice de Respuesta Rápida a la Sequía (QuickDRI), un proyecto apoyado por la NASA con múltiples socios institucionales. QuickDRI es un sistema de alerta temprana para sequías repentinas:pérdidas de humedad del suelo que se desarrollan rápidamente debido a las olas de calor y la falta de lluvia. El inicio de una sequía repentina es difícil de detectar a nivel del suelo, pero sus impactos en la agricultura pueden ser tan duros como los de una sequía estacional.

Introducir los datos en los mapas

Cuando GRACE se lanzó en 2002, el equipo científico sabía que los datos serían útiles para medir el agotamiento de grandes acuíferos. Sin embargo, la mayoría de los hidrólogos no estaban familiarizados con la medición. Una de las pocas excepciones fue Matt Rodell, ahora jefe del Laboratorio de Ciencias Hidrológicas en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Rodell había realizado recientemente su investigación doctoral sobre cómo los nuevos datos de GRACE podrían usarse para monitorear el agua subterránea.

GRACIA-FO, como GRACIA, está diseñado para medir los cambios en la atracción gravitacional que resultan de los cambios en la masa de la Tierra. Más del 99 por ciento de la fuerza gravitacional media de la Tierra no cambia de un mes a otro. Eso es porque proviene de la masa de la Tierra sólida en sí, su superficie e interior, y que rara vez se mueve, o se mueve muy lentamente. Agua, por otra parte, se mueve continuamente en casi todas partes:cae nieve, las corrientes oceánicas fluyen, el hielo se derrite y así sucesivamente. Mientras los satélites gemelos GRACE-FO orbitan la Tierra, uno siguiendo de cerca al otro, los cambios de masa debajo cambian la distancia entre los dos satélites muy levemente. El registro de estos cambios se analiza para crear mapas globales mensuales de cambios y redistribución de la masa de la Tierra cerca de la superficie.

Dado que las técnicas utilizadas por GRACE registran el cambio total de masa de un mes a otro, no si ese cambio ocurrió en la superficie, cerca de la superficie en el suelo, o bien bajo tierra, Rodell y Jay Famiglietti, ahora en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, necesario combinar los datos de GRACE con datos meteorológicos y otros para separar los cambios en el agua subterránea de los cambios superficiales y cercanos a la superficie. Después de varios experimentos con las observaciones combinadas, Rodell y Famiglietti pudieron aislar la señal de cambio de agua en los acuíferos por primera vez utilizando datos de teledetección.

Otro obstáculo entre GRACE y el monitoreo operativo de la sequía fue un desajuste en las escalas de tiempo y espaciales. Los productos de datos GRACE se producían una vez al mes con una resolución de aproximadamente 115 millas cuadradas (300 kilómetros cuadrados). Los administradores del agua necesitan nuevos datos cada pocos días para mantenerse al día con los cambios en la humedad del suelo. y preferirían tenerlo en la escala de su condado, distrito o área similar más pequeña. Rodell y su equipo en Goddard asimilaron los datos de GRACE y un registro a largo plazo de observaciones meteorológicas como la precipitación, temperatura y radiación solar en un modelo hidrológico de la NASA, llamado el modelo de superficie de la tierra de captación. Es un modelo numérico de los procesos hídricos y energéticos en tierra, desarrollado para la investigación sobre el ciclo global del agua. Con sofisticadas técnicas de modelado numérico y análisis de datos, el equipo de Goddard pudo reducir la escala de los datos de GRACE, es decir, para adaptar sus escalas de tiempo y espacio más grandes para "ajustarse" a las escalas más finas del modelo.

El equipo generó indicadores de sequía experimentales a partir de datos reducidos cada semana desde 2011 hasta que finalizó la misión GRACE en octubre de 2017.

Mirando hacia el futuro

Debido a que la misión GRACE original terminó después del final de la temporada de cultivo el otoño pasado, Fuchs, de NDMC, dijo que los mapeadores del Monitor de sequía aún no han sentido su pérdida con fuerza. "We would be looking for GRACE in the growing season, where soil moisture is pertinent to determining crops and vegetation, " he said. "In a couple more months, people will be asking, 'Where are these data?'"

Those people will most likely have their answer before the 2019 growing season, as GRACE Follow-On begins delivering monthly maps. Fuchs said, "If it's going to behave as GRACE did in the past, it will be a valuable asset."