sábado, 18 de marzo de 2017

MISIÓN “GRACE” : 15 AÑOS OBSERVANDO EL AGUA DE LA TIERRA


Concepto   artístico  de la Misión Recuperación de Gravedad y Experimento Climático (GRACE) de diciembre de 2002.

"Revolucionaria" es una palabra que se oye a menudo cuando se habla de la Misión GRACE.
Los satélites gemelos del Experimento de los Estados Unidos / Alemania  la Misión  Recuperación de Gravedad y del Clima que  fue  puesta en marcha el 17 de marzo del año 2002 ha  permitido que sus datos obtenidos en los 15 años de vigencia, hayan transformado la vista de los científicos, de cómo se mueve  y almacena el agua en todo el planeta.
"Con GRACE, hemos creado efectivamente un nuevo campo de la teledetección desde los vehículos espaciales: el seguimiento del movimiento del agua a través de su masa," dijo Michael Watkins, científico del proyecto GRACE original y ahora director del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California.
Al igual que muchas otras transformaciones, GRACE empezó con una idea. "La idea completamente nueva acerca de la gracia fue la percepción de que la medición de la masa le da una forma de estudiar el sistema de la Tierra", dijo el investigador principal Byron Tapley, director del Centro para la Investigación Espacial y profesor en la Escuela Cockrell de Ingeniería de la Universidad de Texas en Austin. Que miden los cambios en la masa, la cual ha sido una clave para descubrir cómo el agua y la tierra sólida están cambiando en lugares donde los seres humanos no pueden ir o no pueden ver.
Durante 15 años, la misión GRACE ha desbloqueado misterios de cómo el agua se mueve alrededor de nuestro planeta. Se nos ha dado el primer punto de vista de los acuíferos subterráneos detectados desde el espacio, que muestran como las capas de hielo polares y los glaciares de montaña, se están derritiendo rápidamente.
El peso del agua
Cuanto mayor es la masa de un objeto, mayor será su fuerza gravitatoria. Por ejemplo, las Montañas Rocosas  ejercen más fuerza gravitatoria que  las llanuras del Medio Oeste. Los seres humanos no se dan cuenta de esta pequeña diferencia, pero los satélites lo hacen. Mientras  orbitan la Tierra, los satélites aceleran muy ligeramente a medida que se acercan a una característica masiva, y son más lentos a medida que se alejan.
La gran mayoría de la fuerza gravitacional de la Tierra se debe a la masa del interior de la Tierra. Una pequeña parte, sin embargo, es debido a la masa de agua en o cerca de la superficie terrestre. Los océanos, ríos, glaciares  cambian el agua subterránea mucho más rápidamente de lo que lo hace interior de la Tierra, en respuesta a los cambios de estaciones, tormentas, sequías y otros efectos meteorológicos y climáticos. 
GRACE creció desde el reconocimiento de que una misión especialmente diseñada donde se podía observar estos cambios en el agua desde el espacio, revelando secretos ocultos del ciclo del agua.

GRACE mide los cambios en la masa a través de sus efectos sobre los satélites gemelos que orbitan uno detrás de otro  a 220 kilómetros de distancia (137 millas). Las pequeñas aceleraciones y deceleraciones causadas por el cambio de masa por debajo de la nave espacial, alteran la distancia entre ellos muy ligeramente,  por unas pocas micras (una fracción del diámetro de un cabello humano). 
Para medir esta distancia siempre cambiante, la nave espacial registra los pulsos constantes  de microondas  de cada haz, entre uno y el otro, además, el tiempo de la llegada de las señales de retorno.  El GPS hace un seguimiento de la nave espacial, donde están en relación con la superficie de la Tierra, y los acelerómetros a bordo de las fuerzas de registro en la nave espacial distinta de la gravedad, tales como la resistencia atmosférica y la radiación solar. Los científicos procesan estos datos para producir mapas mensuales de las variaciones regionales en la gravedad global, que muestra cómo el agua se ha movido  cada mes sobre o cerca de la superficie de la Tierra.

Cuando la NASA selecciona esta compleja misión, de alta precisión  en su lanzamiento, bajo el programa del Sistema de Ciencias de la Tierra Pathfinder, "Mucha gente pensó que era un poco improbable que en realidad podría traer si fuera poco," dijo Tapley. Él atribuye el éxito de la misión a una estrecha colaboración entre la NASA y dos socios alemanes, el Deutsches Zentrum für Luft-und Astronáutica (DLR, la agencia aeroespacial alemán) y el Centro de Investigación Centro Helmholtz de Potsdam Alemán de Geociencias (GFZ), con el liderazgo de originales co-investigador principal Christoph Reigber y director del proyecto de Frank Flechtner GFZ.

La colaboración ha funcionado muy bien, de acuerdo con Flechtner quien ahora ha tomado el papel de co-investigador alemán principal de Grace. "Es como si fueramos una sola familia en ambos lados del Atlántico."

GRACE fue construida en Alemania por Airbus Defensa y Espacio. DLR adquirió un "Rockot" ruso como  vehículo de lanzamiento.  GFZ está involucrado en el sistema de Estados Unidos / Alemán de Datos de Ciencia y operaciones de la Misión en el Centro de Operaciones Espaciales DLR's alemán. Las operaciones del segmento terrestre de GRACE están actualmente cofinanciado por GFZ y la Agencia Espacial Europea (ESA). 
NASA, ESA, y GFZ DLR están apoyando la continuación de las medidas de redistribución de masa en el sistema de la Tierra.
Lo que GRACE nos ha enseñado
Aquí están algunos puntos destacados de los descubrimientos de GRACE durante sus 15 años de operaciones. Estos descubrimientos reflejan el trabajo de los investigadores de todo el mundo, que han desarrollado técnicas innovadoras para  utilizar los datos y combinarlos con otras observaciones y modelos para nuevos conocimientos sobre el sistema de la Tierra.
El agua subterránea
El agua almacenada en el suelo y los acuíferos bajo la superficie de la Tierra se miden  muy escasamente en todo el mundo.
En la descripción de la contribución de GRACE para entender este recurso vital, el Científico Senior del JPL del agua Jay Famigliett comentó: "No puedo pensar en otra serie de medidas que por lo que han revolucionado la ciencia."
El Hidrólogo Matt Rodell del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland, hizo su investigación doctoral sobre los usos hidrológicos de GRACE. Rodell dijo que nadie supuso que GRACE revelaría antes del lanzamiento el agotamiento del agua subterránea que se desconocía, pero en la última década, fue Famiglietti y otros investigadores los que han encontrado más y más lugares donde los humanos bombean en forma más rápida el agua subterránea, en relación a como se repone. 
En 2015, su equipo publicó un estudio exhaustivo que muestra un tercio de cuencas de agua subterránea más grandes de la Tierra , que se están agotando rápidamente.
Los suelos secos pueden añadir la sequía como un riesgo que puede  aumentar la longitud de una sequía. Rodell y su equipo ofrecen mediante GRACE datos sobre la humedad del suelo y el agua subterránea profunda a la mitigación de la sequía mediante el Centro Nacional en cada semana, utilizando un modelo hidrológico para calcular cómo la humedad está cambiando a lo largo de un mes entre un mapa y el siguiente. Los datos se utilizan en la preparación semanal  de mapas de riesgo de sequía en los Estados Unidos.
Derretimiento de las capas de hielo
La Antártida es uno de los lugares más difíciles del mundo para recopilar datos, y Groenlandia no se queda atrás. 
Sin embargo, necesitamos saber qué tan rápido estas capas de hielo se están derritiendo para lograr a una mejor comprensión de las tasas y variaciones de nivel del mar en todo el mundo.
Los científicos que estudian las capas de hielo y los glaciares fueron los primeros en empezar a trabajar con los datos de GRACE para extraer la información que necesitaban. A mediados de los años 2000, Jianli Chen (Universidad de Texas en Austin); Isabella Velicogna (Universidad de California, Irvine); y el fallecido John Wahr, utilizando las estimaciones de la altura cambiante de las capas de hielo y otros tipos de datos,  mostraron que las pérdidas de hielo de Groenlandia y la Antártida fueron dramáticamente más grande que lo estimado previamente.

Puesto que GRACE puso en marcha sus mediciones estas muestran como Groenlandia ha ido perdiendo un promedio de cerca de 280 giga toneladas de hielo por año - un poco menos de dos veces el peso del Monte Everest - y la Antártida ha perdido un poco menos de 120 gigatoneladas al año. Hay indicios de que ambos se funden con las tasas que están aumentando.
El nivel del mar
El nivel del mar está aumentando, tanto por el derretimiento del hielo de la tierra el cual está fluyendo hacia el océano y porque el agua de mar se expande cuando se calienta. 

Los científicos tienen una medición muy precisa y continua, de las alturas del nivel del mar en todo el mundo a partir de 1992, La Misión  NASA-Francés Topex-Poseidon  ha continuado a través de la serie de Jason de las misiones de altimetría del nivel del mar.
Las mediciones de altimetría, sin embargo, sólo ven el pleno efecto de los cambios de altura del océano desde todas las causas - el calentamiento, la fusión del hielo y el escurrimiento de la tierra. Para tener una visión en profundidad de los procesos responsables de los cambios, los científicos necesitan saber cuál es la  gran parte del efecto total que se debe a cada uno.
Con GRACE, los científicos son capaces de distinguir entre los cambios en la masa de agua y los cambios en la temperatura del océano. Un ejemplo del valor de esta capacidad es un estudio dirigido por la científico del proyecto GRACE, Carmen Boening del JPL, que mediante la documentación obtenida en el año 2011, logra explicar la significativa caída en el nivel del mar cuando ocurrió el evento de La Niña en ese año.
El estudio mostró que el agua que salió del océano, causando la caída en el nivel del mar, fue compensada por la  lluvia caída sobre Australia, Sudamérica y Asia. El hallazgo dio a los científicos una nueva visión sobre el ciclo global del agua.
Sólidos cambios de la Tierra
El manto viscoso bajo la corteza de la Tierra también se está moviendo muy ligeramente en respuesta a los cambios en la masa de agua cerca de la superficie. GRACE tiene una comunidad de usuarios que calculan estos cambios para su investigación. Los Científicos del JPL Surendra Adhikari y Erik Ivins recientemente utilizan los datos de GRACE para calcular la pérdida de la capa de hielo y el agotamiento del agua subterránea, que  en realidad, han cambiado la rotación de la Tierra debido a como el sistema se ajusta a estos movimientos de masas.
Planificadores de GRACE no tenían muchas esperanzas de que la medición de la Misión podrían ser utilizados para identificar los cambios bruscos en la masa asociadas a los grandes terremotos, debido a la diferencia de escala: Los terremotos son repentinos y locales, mientras que los mapas mensuales de GRACE promedian una área del tamaño de Illinois en un mes entero de tiempo. Sin embargo, mediante la elaboración de nuevos procesamiento de datos y técnicas de modelización, los investigadores han encontrado una manera de aislar los efectos de los terremotos. "Somos capaces de medir el cambio de masa instantánea en un terremoto, y hemos encontrado que hay una relajación muy medible que se prolonga durante uno o dos meses después del terremoto," dijo Tapley. Estas mediciones proporcionan una visión sin precedentes de lo que está sucediendo muy por debajo de la superficie de la Tierra debido a los  grandes terremotos, como el caso de Sumatra en 2004 y  Tohuku  en 2011  (Japón), ambos causaron devastadores tsunamis.
El futuro
Al cumplir GRACE  15 años, ha significado que ha durado tres veces más tiempo de lo previsto originalmente. Los gerentes del proyecto han hecho todo lo posible para extender su vida, pero la nave se quedará sin combustible pronto - probablemente este verano. 
NASA y GFZ han estado trabajando a partir de 2012 en una segunda  Misión GRACE, la cual se ha  llamado GRACE Follow-On (GRACE-FO), con Alemania de nuevo en la adquisición de un vehículo de lanzamiento y los satélites gemelos construidos en Airbus en Alemania. "Con la gracia, hemos adquirido nuevos conocimientos sobre cómo evolucionan los recursos globales y regionales de agua", dijo Frank Webb, científico del proyecto GRACE-FO"A través de GRACE-FO, vamos a ampliar en los próximos diez años nuestra capacidad de obtener una imagen precisa del ciclo global del agua."

La Misión GRACE-FO está programada para su lanzamiento entre diciembre de 2017 y febrero de 2018.
La nueva Misión se centra en la continuación exitosa de los registros de datos de GRACE. Los nuevos satélites utilizaran un hardware similar al de GRACE y también llevarán un demostrador de tecnología con un nuevo instrumento  láser para realizar un seguimiento de la distancia de separación entre los satélites. El instrumento láser tiene el potencial de producir una medición aún más precisa.
"GRACE-FO nos permite continuar con el legado revolucionario de gracia", dijo Watkins, del JPL. "No están seguros de ser los resultados más inesperados e innovadoras por delante".

Animación de la Gravedad Global de  GRACE - Crédito GRACE Tellus- JPL 

Esta visualización de un modelo de gravedad se ha creado con los datos de recuperación de la gravedad de la NASA y Experimento Climático (GRACE) y muestra las variaciones del campo gravitatorio de la Tierra.
La gravedad está determinada por la masa. masa de la Tierra no se distribuye por igual, y también cambia con el tiempo.
Los colores de esta imagen representan las anomalías de gravedad medidos por la gracia. Uno puede definir la gravedad estándar como el valor de la gravedad para un perfectamente lisa "idealizada" de la Tierra, y la gravedad 'anomalía' es una medida de la gravedad real se desvía de esta norma. Red muestra las áreas donde la gravedad es más fuerte que el valor suave, estándar, y azul revela áreas donde la gravedad es más débil.

GRACE es un esfuerzo de colaboración entre el Centro de Investigación Espacial de la Universidad de Texas, Austin; Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, Calif .; el Centro de Investigación Alemán de Geociencias, Potsdam y la Agencia Espacial Alemana.
Fuente: (compilación):  JPL NASA / GRACE / GRACE Tellus
Leer sobre GRACE: http://grace.jpl.nasa.gov -
Traducción libre  de Soca

UN GRAN AGUJERO CORONAL EN DIRECCIÓN A LA TIERRA


En la atmósfera del Sol, se está abriendo un  gran Agujero Coronal (CH), el cual  se está volviendo en dirección a la Tierra. Este evento detectado por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, está  haciéndole  el seguimiento, por cuanto son grandes lugares donde el campo magnético del Sol se abre, permitiendo que el viento solar se escape al espacio.

Se espera que fluya  de este agujero, una amplia corriente de viento solar, que llegará a nuestro planeta el 23 de marzo próximo.
El impacto del viento solar producirá bastante actividad magnética alrededor de los polos de la Tierra, pudiendo provocar las primeras auroras de primavera del Hemisferio Norte. 
Fuente: Space Weather 18.marzo.2017


Leer  sobre alertas: Alertas de Aurora