Kampanye NASA SnowEx semakin dalam pada tahun 2021

Mengukur salju mungkin tampak mudah, tetapi setiap lingkungan memiliki tantangan unik untuk instrumen. Misalnya, salju di hutan tersangkut di cabang atau di bawah tutupan pohon, sehingga lebih sulit untuk diukur dari kejauhan daripada salju yang turun di lanskap terbuka. Untuk menyelami perbedaan ini, SnowEx mengukur salju dari darat dan udara. Kredit: NASA / Jessica Merzdorf

Apakah kepingan salju pertama di musim dingin memenuhi Anda dengan kegembiraan atau lolongan, hujan salju musim dingin adalah sumber utama air untuk minum, pertanian, dan tenaga hidroelektrik bagi lebih dari 1 miliar orang di seluruh dunia.

Untuk merencanakan pengelolaan air dan kesiapsiagaan bencana untuk sisa air, ahli hidrologi dan manajer sumber daya perlu mengetahui berapa banyak air yang ditampung setiap kantong salju musim dingin. Saat ini, pengamatan darat atau udara dari pengukuran ini – disebut setara dengan air salju atau yang disebut SWE (dilafalkan “swee”) – dikumpulkan di sejumlah lokasi yang sangat terbatas di seluruh dunia. Namun, NASA berharap dapat meluncurkan misi satelit global di masa depan untuk melacak sumber daya berharga ini dari luar angkasa.

Untuk merancang misi yang dapat mengukur semua fitur salju yang membentuk SWE, para ilmuwan perlu menentukan kombinasi instrumen mana yang akan digunakan, karena instrumen tidak dapat melakukannya sendiri. Bergabunglah dengan kampanye lapangan SnowEx NASA, yang mengukur sifat salju secara mendalam, kepadatan, ukuran butiran, dan suhu menggunakan berbagai alat, baik di darat maupun di udara. Misi salju masa depan potensial NASA akan menggabungkan berbagai alat penginderaan jauh, observasi lapangan, dan model – dan SnowEx menemukan kombinasi terbaik untuk pekerjaan itu.


Kampanye darat dan udara SnowEx NASA adalah upaya bertahun-tahun menggunakan berbagai teknik untuk mempelajari karakteristik salju, dan tim memulai studi lapangan tahun baru pada Januari 2021. SnowEx mempelajari informasi berharga tentang bagaimana sifat salju berubah tergantung pada tanah dan musim. tetapi NASA juga sedang menguji alat yang dibutuhkan ruang angkasa untuk merasakan salju. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA / Studio Visualisasi Ilmiah / Universitas Negeri Boise

Tanggapi tantangan pengukuran

Mengukur salju mungkin tampak mudah, tetapi setiap lingkungan memiliki tantangan unik dalam kasus instrumen penginderaan jauh. Misalnya, salju di hutan tersangkut di cabang atau di bawah tutupan pohon, sehingga lebih sulit untuk diukur dari kejauhan daripada salju yang turun di lanskap terbuka.

Untuk mempelajari lebih dalam perbedaan ini, SnowEx mengukur salju dari darat dan udara. Tim darat dan udara mengambil tindakan serupa untuk membandingkan hasil dengan mengukur bagaimana instrumen serupa berperilaku dalam kondisi berbeda.

“Pengamatan di udara memungkinkan kami mengumpulkan data resolusi tinggi di area yang luas, memungkinkan simulasi sensor jarak jauh yang dapat kami peroleh dari satelit, dalam resolusi dan bidang luar angkasa yang berbeda,” kata Carrie Vuyovich, ilmuwan proyek SnowEx 2021. Ilmuwan dan ilmuwan fisik di Program Hidrologi Bumi NASA di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. “Pengamatan bumi tidak memiliki cakupan spasial yang sama, tetapi memungkinkan kami untuk memvalidasi teknik sensor di banyak dan beberapa lokasi, dan jejak kecil memfasilitasi interpretasi.”

Anggota tim SnowEx Megan Mason dan Gabrielle Antonioli

Anggota tim SnowEx Megan Mason dan Gabrielle Antonioli mengambil sampel salju di salah satu lokasi penelitian tahun 2021, yang hanya dapat diakses dengan alat ski. Kredit: NASA / Gabrielle Antonioli

Tahun ini, tim SnowEx akan menyebarkan lidar udara, sistem radar dan pencitraan untuk mengukur kedalaman salju, perubahan SWE dan albedo permukaan salju, mengumpulkan data yang serupa dan saling melengkapi di lokasi yang sama di lapangan untuk membandingkan dan memvalidasi hasil. . Albedo adalah bagian dari energi Matahari yang dipantulkan dari permukaan, sifat kritis salju untuk pemodelan lelehan.

Ada tiga tujuan utama kampanye SnowEx 2021. Tujuan pertama adalah mengulangi rangkaian waktu pengukuran udara InSAR L-band yang disingkat COVID-19 Pada musim semi 2020. (InSAR adalah teknik radar yang menghitung kedalaman salju yang mirip dengan kepingan salju, yang melacak jumlah waktu yang dibutuhkan sinyal radar untuk melewati dari pesawat ke dasar paket salju). Tahun ini, instrumen Jet Propulsion Laboratory’s Uninhabited Aerial Vehicle Aperture Synthetic Radar (UAVSAR) akan terbang dengan pesawat Gulf Stream 3 (G-3) setiap minggu di masing-masing dari enam lokasi di Idaho, Utah, Colorado dan Montana dari pertengahan Januari hingga akhir Maret.

Pada tahun 2022, NASA dan Organisasi Penelitian Luar Angkasa India (ISRO) akan meluncurkan NISAR, misi InSAR berbasis ruang angkasa untuk mempelajari permukaan bumi, tanah, air, es, dan lainnya. Eksplorasi InSAR SnowEx akan menginformasikan penelitian salju di masa depan dengan NISAR dan misi radar lainnya. Tim akan menggunakan lidar untuk memvalidasi pengukuran InSAR di lapangan.

Kedua, tim akan menggunakan spektrometer – alat yang mengukur intensitas radiasi tampak dan inframerah sebagai fungsi panjang gelombang – untuk mempelajari albedo. Pengukuran dengan spektrometer Albedo adalah komponen penelitian Surface Biology and Geology (SBG) NASA. Inisiatif penelitian untuk lebih memahami ekosistem darat dan perairan sedang dikembangkan sebagai bagian dari survei oleh National Academies of Science, Engineering and Medicine selama dekade terakhir. Ini adalah tahun pertama SnowEx berfokus pada pengamatan albedo berkualitas tinggi, yang akan berfokus pada lahan hutan terjal selama musim pencairan. Tim tersebut akan menerbangkan Airborne Visible / InfraRed Imaging Spectrometer-Next Generation, atau AVIRIS-NG, untuk mengumpulkan pengamatan ini di dua lokasi di Colorado selama bulan Maret dan April.

Tujuan ketiga tahun 2021 adalah mempelajari sifat-sifat salju di lanskap padang rumput. Salju hampir tidak diukur di padang rumput, menggunakan pemandangan pegunungan yang sama karena kedalamannya lebih dangkal.

“Bentang alam lanskap diidentifikasi sebagai celah dalam kemampuan penginderaan jauh,” kata Vuyovich. “Substrat – bawah tanah – memengaruhi tanda dan kemampuan untuk mengukur salju tebal. Selain itu, distribusi spasial salju di lingkungan ini berbeda dari lingkungan lain dan mungkin sulit untuk diukur dan divalidasi. Angin memainkan peran penting dalam mendistribusikan kembali salju ke seluruh penjuru. lanskap, ladang, tanaman, yang mencakup gulma dan parit, meninggalkan tumpahan dalam dan noda kosong. “

Di lapangan, kelompok mengebor lubang salju (lubang seukuran mobil yang mencapai tanah di salju) dan mengukur kedalaman salju, kadar air, suhu, pantulan, dan ukuran butiran di dinding lubang. Anggota tim lain yang bermain ski atau sepatu salju mengukur probe tangan untuk mengukur kedalaman salju dan albedo dengan spektrometer lapangan. Dengan menggunakan mikropenometer salju, pengukuran gaya di ujung probe memberikan profil akurat dari kekerasan salju dan struktur mikro. Tim darat juga menggunakan radar untuk mengukur bagaimana properti salju berubah di area piksel sensor satelit yang khas. Sistem radar dipasang pada mobil salju atau diseret saat bermain ski.

“Tahun ini kami memiliki beberapa alat baru, seperti helikopter dan survei lidar berbasis UAV, yang memungkinkan kami untuk menyelaraskan dan mengkalibrasi dan memvalidasi survei cuaca ini dengan radar udara. Ini penting untuk eksperimen rangkaian waktu ini,” kata HP Marshall, seorang lektor kepala di Boise State University dan ilmuwan di proyek SnowEx 2021. Aliran udara mengukur waktu yang dibutuhkan dengan memantulkan pulsa laser dari permukaan dan mengembalikan pulsa. Mengikuti perbedaan waktu lanskap, lidar membuat gambar 3D dari ketinggian dan struktur permukaan tanah. Ilmuwan dapat menghitung kedalaman salju dengan membandingkan pengukuran tutup di area yang sama saat ada salju dengan survei yang dilakukan saat tidak ada salju.

Selain mengumpulkan data observasi, penelitian pemodelan SnowEx membantu tim melihat bagaimana salju berubah di daratan dan waktu yang berbeda.

Anggota tim SnowEx, McKenzie Skiles

Anggota tim SnowEx McKenzie Skiles, asisten profesor di Universitas Utah, menggunakan gambar hiperspektral untuk mempelajari cahaya yang dipantulkan dari permukaan salju. Ini memberi grup informasi penting tentang komposisi salju dan ukuran partikel. Kredit: NASA / McKenzie Skiles

“Pemodelan mengisi celah dalam penginderaan jauh dan observasi berbasis darat,” kata Marshall. “Dalam pengukuran yang sulit diukur seperti hutan, model dapat menggunakan pengamatan penginderaan jauh untuk menentukan pola curah hujan di area terbuka, memungkinkan prediksi sifat salju di hutan.” Model terus mensimulasikan kondisi salju. Model dapat terus diperbarui saat dan di mana penginderaan jarak jauh dan pengamatan salju tanah tersedia – ketiga pendekatan bekerja sama untuk memberikan perkiraan terbaik tentang kondisi salju. “

“Orang menggunakan model untuk alasan yang berbeda,” kata Vuyovic. “Manajer air dapat menggunakan model untuk membantu mereka membuat keputusan. Program Hidrologi Bumi dan upaya SnowEx NASA akan membantu kita merancang apa yang kita butuhkan dari satelit: cakupan apa, frekuensi waktu, ketepatan, dan resolusi diperlukan. Model juga dapat membantu kami mengisi celah yang dapat kami buat antara observasi berbasis ruang. “

Menavigasi lanskap yang menantang

Dalam komponen berurutan dari setiap kampanye, tim SnowEx di wilayah barat Amerika Serikat mengumpulkan data salju mingguan dari Desember hingga Mei. Biasanya, upaya ini intensif untuk pengumpulan data intensif selama dua atau tiga minggu, yang lebih besar di satu area daripada di situs lain. Untuk melindungi kelompok selama pandemi COVID-19, kampanye tahun ini hanya akan mencakup deret waktu. Di setiap lokasi, kelompok lokal yang berjarak 2 jam berkendara dari rumah hanya akan mengumpulkan observasi lapangan di area terbatas untuk menghindari kebutuhan berkumpul di malam hari atau dalam kelompok besar.

“Ini adalah dunia pandemi, dan kami melakukan banyak hal secara virtual,” kata Marshall. “Saya senang kami dapat menavigasi ini, bahwa kami telah menyediakan kru pedesaan setempat yang dapat melakukan ini dengan aman, dan kami masih dapat mendaki di salju. Tim lokal kami yang berkomitmen menyatukan siswa dan peneliti dari berbagai laboratorium pemerintah dan universitas, yang ditempatkan di area masing-masing setiap minggu pada hari penerbangan yang sama. “

Hampir sepanjang tahun, NASA dan SnowEx telah bermitra dengan sekolah dan organisasi lokal untuk mendukung upaya sains warga dan peluang pendidikan, tetapi tahun ini, aktivitas tersebut hampir terjadi melalui blog, video, dan pengumpulan data jarak jauh. Mitra ekspansi utama SnowEx adalah Winter Wildlands Alliance SnowSchool, program berskala nasional dengan 70 lokasi mulai dari 35.000 siswa K-12. Tahun ini, mereka telah mengembangkan aktivitas ilmu salju virtual untuk membantu siswa K-12 terus belajar tentang salju selama pandemi, serta kegiatan tindak lanjut untuk sekolah yang pernah ada di Sekolah Salju di masa lalu.

Kami senang itu terjadi, kata Vuyovich. “Kami senang dengan semua tantangan ini karena orang-orang akan keluar ke lapangan dan kami dapat terus bergerak maju. Saya mungkin tidak melihat banyak salju di sini di DC, jadi saya akan terus hidup melalui foto dan blog ini.”

Untuk mengikuti SnowEx 2021, lihat https://blogs.nasa.gov/earthexpeditions/.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.