Ciência da Neve Duas Milhas no Céu

Como é fazer ciência a quase 3,2 quilômetros acima do nível do mar?

Em uma majestosa elevação de 10.500 pés, Grand Mesa é a mesa mais alta do mundo, ou montanha de topo plano. É também o local de um mês intenso de coleta de dados pelo SnowEx 2020 da NASA , uma campanha aérea e no solo testando uma variedade de instrumentos que medem a água contida na neve do inverno.

A neve é ​​vital para os ecossistemas e seres humanos da Terra, desde o reflexo regulador da temperatura da luz solar e das propriedades isolantes, até a água que sustenta a vida enquanto derrete na primavera. O SnowEx está realizando medições coordenadas no solo e no ar para comparar o desempenho de diferentes instrumentos em diferentes condições. Isso não apenas os ajuda a melhorar as técnicas de medição no futuro, mas, eventualmente, a NASA pode usar essas informações no desenvolvimento de uma missão futura de satélite de neve.

A medida “dourada” que eles procuram é equivalente à água da neve , ou SWE (pronunciado “swee”).

“SWE é nossa medida do volume de água retida na neve”, disse Carrie Vuyovich , cientista do Goddard Space Flight Center da NASA e vice-cientista de projeto do SnowEx 2020. “É uma medida crucial porque a neve do inverno é um reservatório natural – quando derrete na primavera, alimenta as águas subterrâneas, lagos e córregos”.

Para entender o SWE, imagine pegar um pé cúbico de neve e medir quanta água resta no recipiente após derreter. A quantidade de água depende da densidade da neve e do tamanho das partículas. Medir essas propriedades para pequenas quantidades de neve e calcular o SWE é bastante simples – mas medi-lo espacialmente para um pacote de neve inteiro em uma grande cadeia de montanhas? Isso requer instrumentos em aviões ou satélites que podem detectar as propriedades da neve à distância em faixas maiores.

Nos encontramos com o gerente de operações da SnowEx, Jerry Newlin, da ATA Aerospace na segunda-feira. Fomos convidados a ficar com a equipe durante a última semana de coleta de dados para esta fase do projeto. Nossa primeira parada foi com a equipe aérea, no Aeroporto Regional de Montrose, em Montrose, Colorado.

Quando chegamos, a aeronave DHC-6 Twin Otter foi aterrada devido aos ventos fortes sobre a mesa. A Lontra Gêmea carrega SWESARR – o Radar e o Radiômetro de Abertura Sintética Equivalente à Água de Neve. Desenvolvido na NASA Goddard, o SWESARR usa instrumentos de microondas ativos e passivos para calcular o SWE. Suas medições precisas exigem um vôo preciso, e os ventos de 50 nós eram fortes demais para o avião coletar bons dados.

“O instrumento ativo da SWESARR transmite um pulso, que penetra no manto de neve, atingindo e interagindo com todas essas pequenas partículas de neve e retornando ao instrumento”, disse Batu Osmanoglu , cientista da NASA Goddard e principal pesquisador da equipe do SWESARR. “O lado passivo é mais como uma câmera térmica, coletando a radiação natural proveniente da neve. Essas duas informações são o que usamos para inferir o SWE para uma determinada área. ”

O avião também carrega o CASIE, o sistema aéreo compacto para imagens do ambiente. O CASIE foi desenvolvido na Universidade de Washington e coleta dados sobre a temperatura da superfície da neve, o que é importante para validar dados de satélite e melhorar os modelos do balanço energético da superfície da neve – a troca de energia entre a neve, a atmosfera e o solo abaixo.

Logo após a chegada, a equipe se reuniu para um novo boletim meteorológico: os ventos haviam se acalmado a tempo de um voo no final da tarde. A equipe do aeroporto preparou o avião para o vôo, enquanto a equipe do instrumento preparou o SWESARR para a partida.

A DHC-6 Twin Otter carregando os instrumentos SWESARR e CASIE foi aterrada pela manhã devido aos ventos fortes, mas decolou no final da tarde para um voo sobre a mesa.  Crédito: NASA / Jessica Merzdorf
A DHC-6 Twin Otter carregando os instrumentos SWESARR e CASIE foi aterrada pela manhã devido aos ventos fortes, mas decolou no final da tarde para um voo sobre a mesa. A equipe concluiu todos os 6 vôos planejados da SWESARR. Crédito: NASA / Jessica Merzdorf

Após a decolagem, era hora de decolarmos também: a viagem de Montrose a Grand Mesa é pouco menos de duas horas, e queríamos chegar ao chalé antes do anoitecer. Estávamos esperando uma boa noite de descanso – depois de conversar com a equipe no ar, nossa próxima parada foi viajar de moto de neve para passar um tempo com a equipe de terra na mesa.

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