Cuando escuche noticias sobre la pérdida de hielo de Groenlandia o la Antártida, un acuífero en California que se está agotando, o una nueva explicación de un bamboleo en la rotación de la Tierra, es posible que no se dé cuenta de que todos estos hallazgos pueden depender de los datos de una sola misión:el Experimento de Clima y Recuperación de Gravedad de Alemania y Estados Unidos (GRACE). GRACE datos, recopilados de 2002 a 2017 mientras la misión estuvo activa, todavía se utilizan para mejorar nuestra comprensión del agua en movimiento y sus efectos a veces sorprendentes en nuestro planeta. Un nuevo documento reúne resúmenes recién calculados y existentes de los principales resultados que GRACE ha generado, mostrando la amplitud de temas que la misión ha iluminado a lo largo de los años.

"El agua es un signo importante de la salud del planeta, "dijo Michael Watkins, el científico del proyecto GRACE original y ahora director del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California. "Pero el agua es difícil de rastrear en algunas formas, por ejemplo, hielo polar o agua almacenada a gran profundidad bajo tierra. Necesitamos comprender esos componentes, así como entendemos el agua en sus formas más fáciles de evaluar en todo el mundo. Eso es lo que GRACE nos ha permitido hacer ". Los científicos han utilizado este mayor conocimiento de cómo se mueve y se almacena el agua en la Tierra para comprender el clima global y cómo está cambiando.

Byron Tapley, El investigador principal original de GRACE y la fuerza motivadora detrás de la misión (ahora retirado de la Universidad de Texas en Austin), es el autor principal del nuevo artículo. Titulado "Contribuciones de GRACE a la comprensión del cambio climático" y publicado en la revista Naturaleza Cambio Climático , resume los últimos resultados y los nuevos conocimientos que GRACE ha permitido hasta el presente. La revisión, que cubre aspectos de la técnica de medición GRACE, avances científicos y la relevancia para las aplicaciones de servicios climáticos, fue escrito por un distinguido equipo de expertos de GRACE. La mayoría de los autores contribuyeron a la misión GRACE incluso antes de su lanzamiento y han realizado un trabajo innovador con sus datos.

Cómo medir la gravedad revela el agua en movimiento

GRACE y su sucesor, Continuación de GRACE, fueron diseñados 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 orbitaban la Tierra, uno siguiendo de cerca al otro, los cambios en la masa debajo cambiaron la distancia entre los dos satélites muy levemente. El registro de estos cambios se analizó para crear mapas globales mensuales de cambios y redistribución de la masa de la Tierra cerca de la superficie.

"Fue un desafío escribir una reseña representativa de ocho páginas de los logros de GRACE, que se han documentado en más de 3, 000 publicaciones revisadas por pares, "dijo Ingo Sasgen, Científico de GRACE en el Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina del Instituto Alfred Wegener en Bremerhaven, Alemania, quien coordinó el nuevo periódico. "Queríamos transmitir cuán única era realmente la misión GRACE y cuán importantes son sus datos para comprender cómo el cambio climático afecta el agua almacenada en el océano, el hielo y los continentes ". Aquí hay algunos ejemplos.

Groenlandia y Antártida. El documento actualiza estudios previos para informar que durante la vida de la misión GRACE, Groenlandia perdió 258 gigatoneladas de hielo al año, con una cantidad que varía en más del 50% de un año a otro, en gran medida en respuesta a las temperaturas durante los meses de verano. "El Ártico se está calentando dos veces más rápido que el promedio mundial, siendo las principales consecuencias la pérdida de masa de hielo y el aumento del nivel del mar, ", dijo Sasgen." Con GRACE pudimos presupuestar cada mes la pérdida masiva de glaciares y capas de hielo en todo el mundo. Estos datos han mejorado drásticamente nuestra comprensión de los procesos en juego en estas áreas remotas y su sensibilidad al cambio climático ". La Antártida perdió 137 gigatoneladas por año en promedio, pero la tasa anual de pérdida varió en más del 150%, principalmente debido a las fluctuaciones en las nevadas. GRACE también encontró que estas grandes fluctuaciones ocurren principalmente en la Antártida Occidental y se correlacionan bien con los eventos de El Niño, que afectan la cantidad de precipitación que llega al continente.

Cambios en el almacenamiento de agua en tierra. GRACE ha revelado que ahora se almacena menos agua de forma natural en las regiones terrestres de latitudes medias (es decir, estas regiones reciben menos precipitaciones y se están volviendo más secas) y se está almacenando más en las regiones de latitud alta y baja (es decir, esas regiones se están volviendo más húmedas). Los modelos climáticos han predicho durante mucho tiempo que el cambio climático global provocará esta tendencia, por lo que las observaciones proporcionan una importante confirmación temprana de los modelos.

Aumento del nivel del mar. El nivel del mar subió más de 1,5 pulgadas (3,7 centímetros) por década en promedio en todo el mundo entre 2005 y 2016. Hay dos causas principales para este cambio:la escorrentía del derretimiento de las capas de hielo y los glaciares, y expansión del agua del océano a medida que se calienta. Además de monitorear los cambios en las capas de hielo y los glaciares, GRACE pudo detectar cuánto aumento del nivel del mar se debió a que el agua que anteriormente estaba encerrada en el hielo en la tierra se agregó al océano. Los datos muestran que esta fuente aumentó a lo largo de la misión y actualmente es responsable de aproximadamente dos tercios del aumento del nivel del mar.

"GRACE supuso un cambio de paradigma en nuestra visión de cómo los océanos, los componentes de la atmósfera y la superficie terrestre interactúan, "dijo Tapley." Como ejemplo, GRACE mostró que el agua que sale de los casquetes polares es igual al aumento de la masa de agua en los océanos, dando confirmación del uso de esta importante medida para evaluar el almacenamiento de calor en los océanos ".

Además de su valor para la investigación, Tapley señaló, "GRACE también es un activo importante para evaluar el estado del agua dulce y ayudar a administrarlo". Para mejorar las previsiones de inundaciones para Europa, El Servicio Europeo de Gravedad para la Mejora de la Gestión de Emergencias utiliza los datos de GRACE para observar los niveles de saturación del suelo semanas antes de la temporada de inundaciones. Los investigadores han descubierto que el conocimiento de niveles inusualmente altos de almacenamiento de agua subterránea puede aumentar el tiempo de espera de las advertencias de inundaciones máximas de ríos hasta en seis semanas. En situaciones donde el agua dulce es escasa, Los datos de GRACE respaldan el Monitor de sequía de EE. UU., que rastrea la sequía en los Estados Unidos y sus territorios y es ampliamente utilizado por los gerentes a nivel federal y estatal

El valor de GRACE para la comunidad científica fue reconocido dentro de sus dos primeros años de funcionamiento, y la comunidad recomendó encarecidamente que la misión continuara sin grandes lagunas de datos. Para lograr eso, La NASA y el Centro Alemán de Investigación de Geociencias (GFZ) lanzaron un sucesor, Continuación de GRACE, en mayo de 2018. GRACE-FO ha completado todas sus fases de verificación y pronto comenzará a publicar mapas mensuales de cambios masivos en la Tierra. "GRACE-FO nos permite continuar el legado revolucionario de GRACE, "Dijo Watkins." Seguramente habrá más hallazgos inesperados e innovadores por delante ".

GRACE se implementó como una misión conjunta de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán. GRACE fue la primera misión dirigida por un investigador principal implementada bajo el Programa Pathfinder del Sistema Tierra. El equipo de implementación incluyó a la Universidad de Texas en Austin, JPL y GFZ. JPL gestionó la implementación y las operaciones de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Caltech en Pasadena administra JPL para la NASA.