Technik

Die NASA GRACE-FO ist bereit, die Erde zu registrieren

Sie werden es vielleicht nicht bemerken Wasser im Boden unter deinen Füßen, aber es spielt eine wichtige Rolle Rolle dich am Leben zu halten. Pflanzen ziehe Wasser aus dem Boden in ihre Wurzeln und benutze es zum Wachsen.

Wenn es nicht genug ist, kann die daraus resultierende Dürre Auswirkungen haben, die sich auf die lokale Wasserversorgung, die regionale Landwirtschaft und sogar auf die internationale Landwirtschaft ausbreiten Lebensmittel Preise.

NASA Ist es Schwerkraft-Recovery und Klima-Experiment (GRACE) Mission war die erste Satellit System zur direkten Messung der globalen Veränderungen des unterirdisch in den größten Grundwasserleitern der Erde gespeicherten Wassers.

GRACE Follow-On, geplant für starten Diesen Monat wird diese wichtige Aufgabe fortgesetzt.

“Es gibt wirklich keine Fernerkundungsprodukte, die mit GRACE vergleichbar sind Daten Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/…3/index.html Eine Momentaufnahme der Bedingungen in tiefen Aquiferen “, sagte Brian Wardlow, Direktor des Nebraska , Lincoln.

Wardlow ist mit dem Wert dieser Informationen beim Verständnis von Trockenheit vertraut. Er arbeitete am National Drought Mitigation Center (NDMC) in Lincoln, als die ursprünglichen GRACE-Daten erstmals in die experimentellen Produkte der Wochenzeitschrift aufgenommen wurden Dürre Monitor in den USA Karten.

Die Karten zeigen Bodenfeuchtigkeit in drei unterirdischen Ebenen: die oberen paar Zentimeter Boden, die oberen paar Meter / ein Meter Boden (die Wurzelzone) und Grundwasserleiter.

Die Dürre-Monitor-Karten der USA sind eines der landesweit wichtigsten Instrumente zur Verfolgung von Dürre in den USA Vereinigte Staaten .

Sie werden häufig von Entscheidungsträgern auf Bundes- und Landesebene verwendet. Zum Beispiel bezeichnet der aktuelle Farm-Bill der Vereinigten Staaten die Dürre-Rangliste des Dürre-Monitors für die einzelnen Provinzen als Standard für die Beurteilung der Förderfähigkeit für einige Katastrophenhilfeprogramme des Bundes.

Klimatologe Brian Fuchs von NDMC, einer der Wissenschaftler Wer die Dürrekarten erstellt, erklärt, dass die Bodenfeuchte am Boden spärlich gemessen wird. “Einige Staaten haben ihre eigenen [Boden-] Netzwerke, aber die Daten sind fleckig und das macht es sehr schwierig, die Produkte in einer nationalen Bewertung zu verwenden”, sagte er. “GRACE deckt das gesamte Land ab und hilft uns dabei, eine Vorstellung davon zu bekommen, wo sich Nässe und Trockenheit befinden.”

Die NDMC berücksichtigte auch GRACE-Daten bei der Erstellung anderer NDMC-Ressourcen wie der Quick Drought Response Index (QuickDRI), ein NASA-unterstütztes Projekt mit mehreren institutionellen Partnern.

QuickDRI ist ein Frühwarnsystem für Flash-Dürren – schnell entstehende Bodenfeuchteverluste durch Hitzewellen und Regenmangel.

Der Beginn einer plötzlichen Dürre ist am Boden schwer zu erkennen, aber seine Auswirkungen auf die Landwirtschaft können so hart sein wie die einer saisonalen Dürre.

Eine Karte des Dürremonitors der USA vom September 2015, während die GRACE-Mission aktiv war, zeigte schwere Dürre in Kalifornien , Nevada und New-Mexiko . GRACE-FO Daten werden in ähnlichen Produkten verwendet. Kredit: NDMC

Einlesen der Daten in die Karten

Als GRACE 2002 ins Leben gerufen wurde, hat die Wissenschaft Das Team wusste, dass die Daten nützlich sein würden, um die Erschöpfung großer Grundwasserleiter zu messen. Die meisten Hydrologen waren jedoch mit der Messung nicht vertraut. Eine der wenigen Ausnahmen war Matt Rodell, jetzt Chef des Hydrological Sciences Laboratory bei der NASA Goddard Raumfahrtzentrum im Grüngürtel , Maryland . Rodell hatte kürzlich promoviert Forschung darüber, wie die neuen GRACE-Daten für die Überwachung von Grundwasser verwendet werden könnten.

GRACE-FO, wie auch GRACE, wurde entwickelt, um Veränderungen der Schwerkraft zu messen, die sich aus Veränderungen der Masse ergeben Erde . Mehr als 99 Prozent der mittleren Anziehungskraft der Erde ändern sich nicht von einem Monat zum nächsten. Das liegt daran, dass es aus der Masse der festen Erde selbst – ihrer Oberfläche und ihrem Inneren – kommt und sich selten oder nur sehr langsam bewegt. Wasser dagegen bewegt sich ständig fast überall: Schnee Stürze, Meeresströmungen fließen, Eis schmilzt und so weiter. Als Zwilling GRACE-FO Satelliten Orbit Die Erde, die dicht aufeinander folgt, verändert durch die Massenänderung die Entfernung zwischen den beiden Satelliten sehr leicht. Die Aufzeichnung dieser Veränderungen wird analysiert, um monatliche globale Karten von Veränderungen und Umverteilung der Erdmasse nahe der Oberfläche zu erstellen.

Da die von GRACE verwendeten Techniken die Gesamtveränderung der Masse von Monat zu Monat aufzeichnen, nicht ob diese Veränderung oberirdisch, nahe der Oberfläche im Boden oder tief unter der Erde stattfand, befinden sich jetzt Rodell und Jay Famiglietti im Jet Propulsion Laboratory der NASA Pasadena , Kalifornien, benötigt, um die GRACE-Daten mit meteorologischen und anderen Daten zu kombinieren, um den Grundwasserwechsel von oberirdischen und oberflächennahen Veränderungen zu trennen. Nach mehreren Experimenten mit dem kombinierten Beobachtungen , Rodell und Famiglietti konnten mit Hilfe von Fernerkundungsdaten erstmals das Signal des Wasserwechsels in Aquiferen isolieren.

Ein weiteres Hindernis zwischen GRACE und dem operationellen Dürre-Monitoring war ein Missverhältnis zwischen zeitlichen und räumlichen Skalen. GRACE-Datenprodukte wurden einmal im Monat mit einer Auflösung von etwa 300 Quadratkilometern (115 Quadratmeilen) produziert. Wassermanager benötigen alle paar Tage neue Daten, um mit der sich verändernden Bodenfeuchtigkeit Schritt zu halten, und sie würden es vorziehen, sie auf der Ebene ihres Kreises, Distrikts oder ähnlichen kleineren Gebiets zu haben. Rodell und sein Team um Goddard assimiliert die GRACE-Daten und eine langfristige Aufzeichnung von Wetter Beobachtungen wie Niederschlag, Temperatur und Solar- Strahlung in eine NASA-Hydrologie Modell- , das Einzugslandoberflächenmodell genannt. Es ist ein numerisches Modell von Wasser und Energie Prozesse an Land, entwickelt für die Erforschung des globalen Wasserkreislaufs. Mit ausgefeilten numerischen Modellierungstechniken und Datenanalysen war das Goddard-Team in der Lage, die GRACE-Daten zu verkleinern, dh ihre größere Zeit und ihre Daten anzupassen Raum skaliert, um die feineren Skalen des Modells zu “passen”.

Das Team hat jede Woche von 2011 bis zum Ende der GRACE-Mission im Oktober experimentelle Dürreindikatoren aus heruntergerechneten Daten generiert 2017 .

Vorausschauen

Weil die ursprüngliche GRACE-Mission nach dem Ende der Vegetationsperiode im letzten Herbst endete, sagte NDMCs Fuchs, dass sein Verlust von den Dürre-Monitor-Mappern noch nicht stark gefühlt wurde. “Wir würden in der Wachstumssaison nach GRACE suchen, wo die Bodenfeuchte für die Ernte und die Vegetation von Bedeutung ist”, sagte er. “In ein paar Monaten werden die Leute fragen:, Wo sind diese Daten? ‘”

Diese Leute werden wahrscheinlich ihre Antwort vor der 2019 Vegetationszeit, da GRACE Follow-On beginnt, monatliche Karten zu liefern. Fuchs sagte: “Wenn es sich so verhält, wie es GRACE in der Vergangenheit getan hat, wird es ein wertvolles Gut sein.”

Weitere Informationen zu GRACE-FO finden Sie unter:

http://gracefo.jpl.nasa.gov/

https://www.nasa.gov/missions/grace-fo

Quelle: NASA.gov

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