La tierra es pálida punto azul cuando se ve desde el espacio. Su color azul se debe a que nuestro planeta natal está cubierto en un 71% de agua. La NASA monitorea el agua de la Tierra desde el espacio, los skies, estaciones terrestres en tierra, barcos que navegan por los mares e incluso con aplicaciones en teléfonos móviles.

Si bien la Tierra está tan húmeda que parece azul desde el espacio, la mayor parte de esa agua es agua salada. Solo el 2,5% del agua en la Tierra es agua dulce y casi toda esa agua está congelada, encerrada en casquetes polares, glaciares y otros hielos. La pequeña cantidad de agua dulce que queda es todo lo que está disponible para todas las formas en que usamos el agua.

"Toda el agua de la Tierra ya existe. No podemos producir más, "dijo Bradley Doorn, gerente de programa para el área del programa de Recursos Hídricos de Ciencias Aplicadas a la Tierra de la NASA. "Solo podemos rastrearlo, predecirlo y protegerlo mientras recorre nuestro mundo ".

La NASA rastrea casi todos los aspectos de este ciclo del agua, a medida que la precipitación cae de las nubes; como agua subterránea; como el agua penetra en el suelo; a medida que avanza hacia ríos y lagos; ya que es absorbido por las plantas y utilizado por los animales y se evapora de nuevo a la atmósfera.

"El agua es un recurso precioso en este planeta, y uno que la NASA está a la vanguardia del monitoreo, dijo Doorn.

La naturaleza cíclica del agua dulce que se mueve por nuestro mundo ha llevado a la pregunta científica general que la NASA está tratando de responder sobre el agua en nuestro mundo:dónde está, cuando es y en que estado. En un grado cada vez más fino, Los científicos de investigación de la NASA están determinando cuánto y cuándo hay agua dulce disponible en todo el mundo. A medida que se formulan y responden estas preguntas científicas fundamentales, La NASA también está buscando desarrollar y fortalecer formas nuevas e innovadoras de usar los datos para rastrear tanto el uso como la calidad del agua dulce del mundo. Además, a medida que el mundo se calienta debido al cambio climático, Los científicos de la NASA están investigando cómo el ciclo del agua en el mundo se ve afectado y tiene efectos sobre el clima de la Tierra.

La División de Ciencias de la Tierra de la NASA estudia el agua dulce utilizando datos recopilados de muchas maneras, incluidos los satélites, misiones aéreas e incluso información recopilada por voluntarios. Los científicos de la NASA estudian el agua, en casi todos sus aspectos en la Tierra, como precipitación, hielo y nieve, en reservas de agua subterránea y en lagos y ríos, Sólo para nombrar unos pocos. Algunos ejemplos del enfoque de investigación que los científicos de la NASA toman para estudiar el agua incluyen formas de rastrear la calidad del agua, determinar la disponibilidad de agua y predecir la sequía, medir el riego y el uso del agua para la agricultura, y precipitación mundial.

Lo que sube, Debe bajar

La cantidad de precipitación que cae sobre la Tierra en un momento dado varía mucho de un lugar a otro, por lo tanto, tener una vista a nivel de satélite proporciona observaciones más uniformes en todo el mundo porque incluye datos sobre los océanos del mundo y es más completo que la mayoría de las mediciones en tierra.

En 2019, los científicos publicaron un conjunto de datos de precipitación en todo el mundo que compilaron más de 20 años de datos satelitales y otros. Se basa significativamente en la información recopilada por el proyecto conjunto de la NASA y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA), la misión Global Precipitation Measurement (GPM) y una anterior, precursora de la misión satelital NASA-JAXA, la Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM). Estas recuperaciones integradas de múltiples satélites para GPM (IMERG) también incluyen información de una constelación de otros satélites de observación de la Tierra, Campañas aerotransportadas y estaciones terrestres.

Todo dicho, el registro recopila datos desde 1997 hasta el día actual. Estos registros incluyen vistas de lluvia en cuatro dimensiones, nieve, aguanieve y tormentas, qué tan fuerte es la precipitación y cómo cambia con el tiempo. Si bien IMERG produce un producto de mayor precisión que requiere tiempo para procesar y preparar, Cada media hora, se encuentra disponible un resumen casi en tiempo real de la precipitación global que se utiliza para aplicaciones urgentes como la previsión meteorológica y la recuperación de desastres. Esta línea de base de varias décadas de datos de lluvia y nieve en todo el mundo muestra cómo la precipitación puede desviarse de lo normal, informar modelos que predicen el rendimiento de los cultivos, brotes de enfermedades y deslizamientos de tierra.

Ver plantas estresadas

Un proyecto que actualmente trabaja para incluir datos IMERG como un esfuerzo mayor para monitorear la agricultura está dirigido por Christopher Hain del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville. Alabama. Él y su equipo han construido una herramienta de monitoreo agrícola global a nivel mundial que proporciona alertas tempranas de sequía al observar el "estrés de la vegetación".

Aproximadamente el 31% de toda el agua dulce superficial en los EE. UU. Se usa para riego agrícola, según el Servicio Geológico de EE. UU., y las plantas sufren estrés cuando no tienen

suficiente agua. Cuando una planta libera agua de sus hojas, en un proceso llamado "transpiración, "los enfría. Esto permite a los agricultores realizar un seguimiento de las lecturas de temperatura de un campo a lo largo del tiempo como una forma de determinar la salud de sus cultivos. Si un campo es inusualmente cálido, muestra que las plantas están bajo estrés mucho antes de que las hojas se marchiten y se pongan marrones.

Este estrés de la planta se cuantifica en parte por estos cambios de temperatura en el índice de estrés por evaporación. Se utiliza en muchos productos diferentes y está incorporado en el Monitor de sequía de EE. UU., un mapa desarrollado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA). Actualizado semanalmente, clasifica las condiciones de sequía en los EE. UU. Como parte de un proyecto financiado por Ciencias Aplicadas a la Tierra de la NASA, El equipo de Hain está ampliando el uso de estos datos más allá de los EE. UU. A un "Índice global de estrés por evaporación" a nivel mundial.

Además de los datos de IMERG, este índice incluye un indicador de temperatura de la planta tomado del instrumento ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer on Space Station (ECOSTRESS) de la NASA, que se lanzó a la Estación Espacial Internacional en 2018. También contribuyen al índice las temperaturas de la superficie terrestre de muchos satélites de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), observaciones de los satélites Terra y Aqua de la NASA y del satélite Suomi National Polar Orbiting Partnership (Suomi NPP) de la NASA / NOAA.

Este índice de estrés de las plantas también incluye datos de la serie de satélites Landsat; el registro continuo más largo de datos científicos de la Tierra desde el espacio. Iniciado en 1972, Landsat es una asociación entre la NASA y el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) y los datos de Landsat se utilizan en proyectos de agua de Ciencias Aplicadas a la Tierra de la NASA tan variados como medir desde el estrés en los viñedos en California hasta rastrear los escasos recursos hídricos en áreas remotas de la Nación Navajo.

Gestión del agua en Occidente

En el oeste de EE. UU., Propenso a la sequía, el agua es un recurso particularmente escaso, razón por la cual en 2015 el área del programa de Ciencias Aplicadas a la Tierra del Agua de la NASA estableció la Oficina de Aplicaciones del Agua Occidental (WWAO). Facilita el envío de datos de satélites y otros datos de la NASA a manos del estado occidental, agencias de agua locales y federales.

"La gestión del agua en el oeste de Estados Unidos es un desafío especial, "dice Indrani Graczyk, Gerente de WWAO. "Eso se debe a que la mayor parte de las precipitaciones caen en invierno y se almacenan en la capa de nieve de las montañas, pero debe proporcionar a los usuarios a lo largo del tiempo, veranos secos.

Uno de los muchos programas de la NASA que investiga las importantes conexiones entre la nieve y la disponibilidad de agua es el Airborne Snow Observatory. Este proyecto de aviones de la NASA de varios años comenzó en abril de 2013 y fue una colaboración entre el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL) y el Departamento de Recursos Hídricos de California. Creó los primeros mapas de toda la capa de nieve de dos importantes cuencas hidrográficas de montaña en California y Colorado, producir las mediciones más precisas de la cantidad de agua que contienen, una bendición para los millones de estadounidenses que dependen de esas cuencas de agua para su suministro de agua.

El proyecto Airborne Snow Observatory también realizó las primeras mediciones de nieve en el área creada por las montañas circundantes. conocido como un 'lavabo, "así como en las montañas mismas. Esta comprensión de la precipitación en las montañas proporciona datos que ahora se están incorporando en todo el mundo para ayudar a mejorar la gestión del agua para los 1.500 millones de personas en todo el mundo que dependen del deshielo para obtener agua".

Datos en la palma de tu mano

Además de las misiones aerotransportadas y por satélite, La NASA también está utilizando el poder de los científicos ciudadanos para monitorear los recursos hídricos del mundo. Un ejemplo es el Aprendizaje y Observaciones Globales de la NASA en beneficio del programa del Programa Ambiental (GLOBE). Iniciado en 1995, este programa mundial y reúne a estudiantes, maestros científicos y ciudadanos y a través de su aplicación para teléfonos móviles GLOBE Observer, los usuarios pueden cargar información sobre la cobertura de nubes, la profundidad de las precipitaciones y otra información que luego se transmite a los equipos científicos que la utilizan como parte de su investigación para monitorear los recursos hídricos en todo el mundo.

Otro recurso científico portátil es CyAN, una aplicación de teléfono móvil Android que forma parte de la Red de evaluación de cianobacterias de varias agencias, (Cian). La red comenzó en 2015 con el objetivo de desarrollar un enfoque uniforme y sistemático para identificar las floraciones de algas potencialmente dañinas utilizando datos satelitales y otros. Si bien las algas individuales son microscópicas, en las condiciones adecuadas, pueden multiplicarse y "florecer" y liberar toxinas dañinas que pueden enfermar a las personas y las mascotas. contaminan el agua potable y fuerzan el cierre de los sitios de navegación y natación.

Estas flores pueden ser lo suficientemente grandes como para ser vistas tanto a simple vista como y desde el espacio a través de imágenes de satélites de observación de la Tierra. Como parte de este continuo, misión a largo plazo, Una aplicación de teléfono móvil ahora combina información satelital con datos cargados por el usuario sobre floraciones de algas de cianobacterias potencialmente dañinas.

Desarrollado con la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), la aplicación del teléfono móvil, incluye potencia de supercomputación de la NASA, y proporciona informes semanales sobre el color y otra información sobre la calidad del agua de más de 2, 000 lagos en los EE. UU. Los usuarios pueden elegir un lago en particular y ver un índice codificado por colores de la calidad del agua. La aplicación también permite a los usuarios enviar datos, convertir el informe de cada usuario en una fuente de datos para que los gerentes de calidad del agua revisen y confirmen los datos.

Si bien CyAN es una forma manual de rastrear la calidad del agua, Los datos de teledetección de la NASA se incorporan a otros recursos de calidad del agua, por ejemplo, la NASA está refinando el índice de salud del agua dulce con el grupo sin fines de lucro Conservation International. Este índice considera el agua como parte de un sistema que también tiene en cuenta datos sobre centros de población humana, así como, datos ambientales y de otro tipo. Además de crear recursos como el índice, La NASA también capacita a las personas para que las utilicen. Por ejemplo, el área del programa Earth Applied Sciences Capacity Building ofrece cursos de capacitación presenciales y remotos sobre el Índice de agua dulce, cómo monitorear las floraciones de algas nocivas y muchos más cursos sobre cómo acceder e interpretar los datos de observación de la Tierra.

Demasiado y demasiado poco

Si bien la calidad del agua es un problema, también lo es la cantidad. Tener demasiada o muy poca agua puede ser devastador. Además de las misiones de precipitación de la NASA, Otras dos misiones satelitales clave de la NASA han abierto nuevos caminos en el monitoreo del agua del mundo.

El satélite Soil Moisture Active Passive (SMAP), lanzado en 2015, mide la cantidad de agua en las dos pulgadas superiores (5 centímetros) de suelo. Estos datos casi en tiempo real mapean la humedad global del suelo, proporcionando enlaces entre el agua de la Tierra, ciclos de energía y carbono. Por ejemplo, estos datos incorporados en una aplicación de software de la NASA llamada Land Information System y con otros recursos, proporciona a los usuarios información crucial sobre la saturación del suelo, previsión de sequías y agricultura.

La NASA también rastrea el agua a través de la misión Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-on (GRACE-FO). Una asociación entre la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, GRACE-FO es un sucesor de la misión GRACE, que hizo observaciones de 2002 a 2017.

La misión GRACE-FO consta de dos satélites gemelos que se suceden en órbita alrededor de la Tierra y están separados solo por unas 137 millas (220 km). Midiendo constantemente la distancia entre ellos, rastrean los cambios en el campo de gravedad de la Tierra, que está influenciado por diferencias de masa, como al pasar cerca y luego sobre una cadena montañosa. Si bien estos cambios serían imperceptibles para nosotros, las mediciones extremadamente precisas de la distancia entre los dos satélites revelan cambios de gravedad en todo el mundo.

Los datos se utilizan para construir mapas mensuales del campo gravitatorio promedio de la Tierra, ofreciendo detalles de cómo la masa, se mueve por el planeta, que en la escala mensual se atribuye principalmente al movimiento del agua. Por lo tanto, los datos de GRACE-FO pueden usarse para descubrir cambios en el almacenamiento de agua subterránea, la cantidad de agua en grandes lagos y ríos, humedad del suelo en la zona de las raíces, capas de hielo y glaciares, y el nivel del mar causado por la adición de agua al océano. Estos descubrimientos brindan una visión única del clima de la Tierra y tienen beneficios de gran alcance para la sociedad.

Datos de agua en todas partes

A pesar de todas nuestras formas de rastrear y monitorear la calidad y cantidad de agua en nuestro mundo, todavía hay mucho que aprender sobre cómo observar mejor el agua del mundo, especialmente porque el cambio climático está modificando el ciclo del agua y afectando la disponibilidad de agua en todo el mundo.

Los productos de modelos y satélites de la NASA proporcionan un gran volumen de información valiosa sobre los recursos hídricos globales, que se remonta a años atrás en una amplia gama de áreas (de local a global) y en muchas escalas de tiempo (de horas a décadas), y aunque esta información se utiliza para investigaciones científicas en curso, muchos de los recursos están disponibles casi en tiempo real, lo que puede hacerlos útiles para aplicaciones como responder a un huracán o una sequía.

Todos los datos de la NASA son gratuitos, y abiertamente disponible, Permitir que todos tengan acceso a la información, todo con el objetivo de vigilar y proteger el agua en nuestro pálido, planeta azul.