GRACE DE LA NASA: LO QUE HEMOS APRENDIDO DEL AGUA EN MOVIMIENTO

Ilustración de los satélites gemelos GRACE. Crédito: NASA / JPL-Caltech 

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Cuando escuche noticias sobre la pérdida de hielo en Groenlandia o la Antártida, un acuífero en California que se está agotando, o una nueva explicación para un bamboleo en la rotación de la Tierra, es posible que no se dé cuenta de que todos estos hallazgos pueden basarse en datos de una sola misión: Recuperación de la gravedad estadounidense y del experimento climático GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment).

Los datos de GRACE, fueron recopilados entre 2002 a 2017 mientras la Misión estaba activa, todavía se están utilizando 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 original del proyecto GRACE 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, el hielo polar o el agua almacenada en aguas subterráneas profundas. Necesitamos entender esos componentes al igual que entendemos el agua en sus formas más fáciles de evaluar en todo el mundo. Eso es lo que GRACE nos ha permitido que hacer." Los científicos han utilizado este mayor conocimiento de cómo se mueve el agua y se almacena 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 Nature Climate Change, resume los últimos resultados y las nuevas perspectivas que GRACE ha habilitado hasta el presente. 

La revisión, que cubre aspectos de la técnica de medición GRACE, los avances científicos y la relevancia para las aplicaciones del servicio climático, fue escrita 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 la medición de la gravedad revela el agua en movimiento 
GRACE y su sucesor, GRACE Follow-On, fueron diseñados para medir los cambios en la fuerza gravitacional que resultan de los cambios en la masa en la Tierra. Más del 99 por ciento de la fuerza gravitacional media de la Tierra no cambia de un mes a otro. Esto se debe a que proviene de la masa de la propia Tierra sólida, su superficie e interior, y que rara vez se mueve, o se mueve muy lentamente. El agua, por otro lado, se mueve continuamente en casi todas partes: cae nieve, fluyen las corrientes oceánicas, el hielo se derrite y así sucesivamente. Cuando los satélites GRACE gemelos orbitaron la Tierra, uno muy cerca del otro, los cambios en la masa a continuación modificaron la distancia entre los dos satélites muy ligeramente. 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 revisión representativa de ocho páginas de los logros de GRACE, que se ha documentado en más de 3.000 publicaciones revisadas por pares", dijo Ingo Sasgen, científico de GRACE en el Centro Helmholtz para la Investigación Polar y Marina del Instituto Alfred Wegener en Bremerhaven, Alemania, que coordinó el nuevo documento. "Queríamos transmitir cuán única fue realmente la misión GRACE y cuán importantes son sus datos para que entendamos cómo el cambio climático afecta el agua almacenada en el océano, el hielo y los continentes". Aquí están algunos ejemplos.

Groenlandia y la Antártida.

El documento actualiza estudios anteriores para informar que durante la vida de la misión GRACE, Groenlandia perdió 258 gigatoneladas de hielo por 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 casi dos veces más rápido que el promedio mundial, con la mayor pérdida de masa de hielo y el aumento del nivel del mar como consecuencias importantes", 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 dramáticamente nuestra comprensión de los procesos en juego en estas áreas remotas y su sensibilidad al cambio climático". 
La Antártida perdió 137 gigatones por año en promedio, pero la tasa de pérdida anual varió en más del 200%, principalmente debido a las fluctuaciones en las nevadas.

Cambios en el almacenamiento de agua de la  tierra.

GRACE ha revelado que ahora se está almacenando naturalmente menos agua en las regiones terrestres de latitudes medias (es decir, estas regiones están obteniendo menos precipitaciones y se están volviendo más secas) y más se está almacenando en regiones de latitudes altas y bajas (es decir, aquellas las 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 brindan una importante confirmación temprana de los modelos.

Aumento del nivel del mar. 

El nivel del mar aumentó más de 1.5 pulgadas (3.7 centímetros) por década en promedio en todo el mundo desde 2005 hasta 2016. Hay dos causas principales para este cambio: el escurrimiento de las capas de hielo y los glaciares, y la expansión del agua del océano en sí. calienta Además de monitorear los cambios en las capas de hielo y los glaciares, GRACE pudo detectar la cantidad de aumento del nivel del mar debido a que el agua que antes estaba encerrada en el hielo en la tierra se agrega 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 proporcionó un cambio de paradigma en nuestra visión de cómo interactúan los componentes de los océanos, la atmósfera y la superficie terrestre", dijo Tapley. "Como ejemplo, GRACE mostró que el agua que sale de las capas de hielo polar es igual al aumento de la masa de agua en los océanos, lo que confirma el uso de esta importante medida para evaluar el almacenamiento de calor del océano".

Además de su valor para la investigación, Tapley señaló que "GRACE también es un activo importante para evaluar el estado del agua dulce y ayudar a su gestión". Para mejorar los pronósticos de inundaciones en Europa, el Servicio Europeo de Gravedad para una Mejor 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 en las advertencias de inundaciones máximas de los 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 se reconoció en los primeros dos años de funcionamiento, y la comunidad recomendó enfáticamente que la misión continúe sin grandes brechas de datos. Para lograr eso, la NASA y el Centro Alemán de Investigación en Geociencias (GFZ) lanzaron un sucesor, el Seguimiento 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 con el legado revolucionario de GRACE", dijo Watkins. "Seguro que habrá más resultados 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 en el marco del Programa de Conmutadores del Sistema Terrestre. 
El equipo de implementación incluyó la Universidad de Texas en Austin, JPL y GFZ. 
JPL administró la implementación y las operaciones de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Caltech en Pasadena gestiona a JPL para la NASA.

FUENTE: JPL – Jet Propulsion Laboratory – CALTECH - 13.mayo.2019

Traducción libre de Soca