NASA måler støv på sne for at hjælpe med at styre Colorado -flodbassinets vandforsyninger

Når Michelle Stokes og Stacie Bender kigger ud over de snedækkede bjerge i Utah og Colorado, de ser mere end bare et majestætisk landskab. De ser millioner af liter vand, der til sidst vil strømme ind i Colorado -floden.

Vandet, der er gemt som snepakke der, vil nå sin vej til omkring 33 millioner mennesker på tværs af syv vestlige stater, vanding af hektar salat, frugt og nødder i Californien, generere enorme mængder elektricitet og i sidste ende strømme fra vandhaner i syv stater. For et par af disse solbeskinnede stater, snefald (og dets efterfølgende smeltning) giver op til 80 procent af den årlige nedbør, som i sidste ende bruges til at drikke, landbrug, rekreation og elproduktion. Selvom det er vigtigt for vandforvaltere i disse stater at kende den mængde vand, de kan forvente af snesmeltning, det er lige så vigtigt for dem at vide, hvornår de kan forvente det.

I Flow

Som hydrologer ved Colorado Basin River Forecast Center, Stokes og Bender gør netop det, ved at levere strømforudsigelser for vandløb inden for Colorado River Basin og regionen. Dette bassin omfatter noget af det mest udtørrede land i USA. Som resultat, så meget vand tages ud til menneskelig brug og så lidt sættes tilbage i, at floden rutinemæssigt løber tør, før den nogensinde når sin mund ved Californienbugten i Mexico. Med en så knap ressource, hver dråbe tæller.

"De prognoser, vi får fra centret, giver afgørende information til forvaltning af vores vandressourcer og reservoirfaciliteter, "sagde Dave Kanzer, en vicechefingeniør for Colorado River District i Glenwood Springs, Colorado. "Prognoserne for vandforsyning er kritiske. Hvis vi modtager mindre vand, end prognoserne forudsiger, vi vil ikke have nok sparet i reservoirerne til at holde floden flydende gennem hele efterspørgselssæsonen. Omvendt hvis vi modtager mere end forventet, vi kunne være nødt til at frigive ekstra vand, uden at forårsage skadelige oversvømmelser. "

Er klar over vigtigheden af ​​nøjagtighed, centret indlæser adskillige aflæsninger i et komplekst computerprogram, der bruger disse oplysninger til at generere sine prognoser. Inden 2011, disse input kom udelukkende fra jordbaserede sensorer og direkte observationer fra personalet. Imidlertid, 2009 tjente som et vendepunkt, da massive storme blæste, hvad der syntes at være hidtil usete mængder støv fra Colorado -plateauet på den uberørte hvide sne i Rocky Mountains. Under et tykt tæppe af støv, den normalt reflekterende hvide sne absorberede mere af solens energi, og snesækken smeltede i en meget hurtigere hastighed end forventet i afløbssæsonen.

"Vi fandt ud af, at virkelig støvede forhold øger snesmeltningshastigheden omtrent lige så meget som at hæve temperaturen med 1 til 3 grader Fahrenheit, "forklarede Bender." Det blev meget klart, at vi var nødt til at identificere en mere præcis måde at måle støv på sne. "

Mens måling af støv kan virke som tiden til at zoome ind, Stokes og Bender måtte faktisk zoome ud - helt ud. Da de hurtigt opdagede, svaret kredsede højt over Rocky Mountains oppe i rummet.

Måler op

Tom Painter har brugt sin rimelige del af tiden blandt de uberørte toppe i Rockies. Som forsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, han har studeret støv og snepakke i årevis. I 2011, Maleren og hans kolleger loggede på for at hjælpe Stokes og Bender med at forbedre streamflow -prognoser ved at udnytte kraften fra jordobservationer fra rummet; et frugtbart samarbejde blev født.

Med NASAs hjælp, centret begyndte at inkorporere to sæt fjernbetingede data i sin prognosemodel. Det første sæt gav dem en mere præcis aflæsning af, hvor sneen lå, mens den anden gav dem et klarere billede af snepakkens overfladeforhold og specifikt mængden af ​​ekstra sollys absorberet af støv indeholdt i snepakken.

"Da vi først begyndte at bruge fjernsensningsdata, alt skiftede, "sagde Bender." Faktisk, vores forskning viser, at brug af fjernsensningsdata reducerer fejlen med omkring 70 procent i nogle vandområder. Det gør det muligt for os at forudsige strømningstimingen meget bedre end hvad vores system gjorde før. "

Med mere præcise prognoser, vandforvaltere er nu i stand til at træffe bedre beslutninger om, hvornår og hvor meget vand der skal opbevares og/eller slippes ud i Colorado-flodbassinet-beslutninger, der kan have en dramatisk indvirkning på menneskers og dyrelivs liv og velbefindende.

"Vi ved, hvor vigtigt vand er for landmænd og lokalsamfund, "sagde Kanzer." På samme tid, uden nok vand, der strømmer gennem floderne, hele generationer af truede fisk kan blive udsat for fare. Jo mere præcise prognoserne er, jo bedre rustet er vi til at finde den balance. "

Sammenlægning af ressourcer

Efterhånden som vandforvaltningen bliver stadig vigtigere på grund af befolkningstilvækst og tilbagevendende tørke, forbindelsen mellem satellitdata, der observerer jorden, og dem, der arbejder praktisk med disse oplysninger, bliver stadig mere kritisk. "Samarbejde er vigtigt for at finde svar og give oplysninger, der gavner vores lokalsamfund, "sagde maler." Med disse partnerskaber, vi er i stand til at udnytte forbedret viden om planeten Jorden til at fremme videnskaben, samtidig hjælper med at skabe sundere levebrød, økonomier, og miljøer. Og disse partnerskaber hjælper os med at identificere nye spørgsmål og vigtige forskningsområder. "

Ved at arbejde sammen om at bruge NASAs satellitdata, Maler og Colorado Basin River Forecast Center sikrer, at mere end 33 millioner mennesker har en mere sikker vandforsyning og ikke behøver at bekymre sig om at konsultere en prognose, før han tænder for vandhanen.

På trods af vigtigheden af ​​snowpack albedo - andelen af ​​lys, der reflekteres versus absorberes - ved at styre afstrømning af snowpack, snowpack albedo har været ukvalificeret i store dele af USA. For at måle det, Malers team på NASA registrerer lysabsorberende urenheder (såsom støv) på sneen med sine MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) instrumenter ombord på to satellitter:Terra og Aqua. NASA bruger disse data til at estimere den ekstra energi, der absorberes af snepakken, et væsentligt input til forståelse af dynamik i dynamik i snowpack energibalance. Voksende fra denne indsats, Malers team har udviklet Airborne Snow Observatory, som samler kombinationen af ​​albedo og snevand ækvivalent, de to vigtigste kontroller for timing og størrelse af snesmelteafstrømning.