Les montagnes enneigées du Colorado et de l'Utah contiennent des milliards de gallons d'eau stockés sous forme de neige. L'eau de fonte de cette neige finira par s'écouler dans le fleuve Colorado, fournir de l'eau indispensable à sept États occidentaux et à 33 millions de personnes. Prédire avec précision l'eau provenant de la fonte des neiges est essentiel pour la région, et les satellites d'observation de la Terre peuvent aider. Crédit :iStock
Lorsque Michelle Stokes et Stacie Bender regardent les montagnes enneigées de l'Utah et du Colorado, ils voient plus qu'un simple paysage majestueux. Ils voient des millions de gallons d'eau qui finiront par se déverser dans le fleuve Colorado.
L'eau stockée sous forme de manteau neigeux se rendra à quelque 33 millions de personnes dans sept États occidentaux, irriguer des hectares de laitue, fruits et noix en Californie, générant d'énormes quantités d'électricité et provenant finalement de robinets dans sept États. Pour quelques-uns de ces états ensoleillés, les chutes de neige (et sa fonte subséquente) fournissent jusqu'à 80 pour cent des précipitations annuelles, qui est finalement utilisé pour boire, agriculture, loisirs et production d'électricité. Bien qu'il soit important pour les gestionnaires de l'eau dans ces États de connaître la quantité d'eau qu'ils peuvent attendre de la fonte des neiges, il est tout aussi important pour eux de savoir quand s'y attendre.
Dans le flux
En tant qu'hydrologues du Colorado Basin River Forecast Center, Stokes et Bender font exactement cela, en fournissant des prévisions de débit des cours d'eau pour les bassins versants du bassin du fleuve Colorado et de la région. Ce bassin comprend certaines des terres les plus desséchées des États-Unis. Par conséquent, tant d'eau est prélevée pour les usages humains et si peu réinjectée que la rivière s'assèche régulièrement avant d'atteindre son embouchure dans le golfe de Californie au Mexique. Avec une ressource si rare, chaque goutte compte.
« Les prévisions que nous obtenons du centre fournissent des informations cruciales pour la gestion de nos ressources en eau et des installations de réservoir, " a déclaré Dave Kanzer, ingénieur en chef adjoint pour le Colorado River District à Glenwood Springs, Colorado. "Les prévisions d'approvisionnement en eau sont critiques. Si nous recevons moins d'eau que les prévisions ne le prévoient, nous n'aurons pas assez d'économies dans les réservoirs pour que la rivière continue de couler pendant toute la saison de demande d'irrigation. Inversement, si nous recevons plus que prévu, nous pourrions avoir à libérer de l'eau supplémentaire, sans provoquer d'inondations dommageables."
De l'eau à boire, agriculture, les loisirs et même la production d'électricité proviennent également du bassin du fleuve Colorado. Et bien sûr du poisson, les oiseaux et de nombreuses autres espèces dépendent également de cette eau. Crédit :NASA
Conscient de l'importance de la précision, le centre entre de nombreuses lectures dans un programme informatique complexe qui utilise ces informations pour générer ses prévisions. Avant 2011, ces entrées provenaient uniquement de capteurs au sol et d'observations directes du personnel. Cependant, L'année 2009 a été un tournant lorsque des tempêtes massives ont soufflé ce qui semblait être des quantités de poussière sans précédent du plateau du Colorado sur la neige blanche immaculée des montagnes Rocheuses. Sous une épaisse couche de poussière, la neige blanche normalement réfléchissante absorbe plus d'énergie solaire, et le manteau neigeux a fondu à un rythme beaucoup plus rapide que prévu pendant la saison de ruissellement.
"Nous avons constaté que des conditions vraiment poussiéreuses augmentent le taux de fonte des neiges à peu près autant que l'augmentation de la température de 1 à 3 degrés Fahrenheit, " a expliqué Bender. " Il est devenu très clair que nous devions identifier une manière plus précise de mesurer la poussière sur la neige. "
Bien que mesurer la poussière puisse sembler être le moment de zoomer, Stokes et Bender ont dû effectuer un zoom arrière – très loin. Comme ils l'ont vite découvert, la réponse était en orbite au-dessus des montagnes Rocheuses dans l'espace.
À la hauteur
Tom Painter a passé sa juste part de temps parmi les sommets immaculés des Rocheuses. En tant que chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, il étudie la poussière et le manteau neigeux depuis des années. En 2011, Painter et ses collègues se sont engagés à aider Stokes et Bender à améliorer les prévisions de débit en exploitant la puissance des observations de la Terre depuis l'espace; une collaboration fructueuse est née.
La neige blanche fraîche peut refléter jusqu'à 90 pour cent de la lumière du soleil, mais avec de la poussière sur la neige, plus de lumière est absorbée et le manteau neigeux fond à un rythme beaucoup plus élevé pendant la saison de ruissellement, ainsi mesurer la poussière peut aider à mieux prévoir le débit d'eau. Les satellites de la NASA Terra (illustrés dans le concept de cet artiste) et Aqua peuvent détecter la poussière dans la neige pour estimer l'énergie supplémentaire de production de chaleur absorbée par le manteau neigeux, qui est pris en compte dans le modèle de prévision du ruissellement. Crédit :NASA
Avec l'aide de la NASA, le centre a commencé à incorporer deux ensembles de données de télédétection dans son modèle de prévision. Le premier ensemble leur a donné une lecture plus précise de l'emplacement de la neige, tandis que le second leur a fourni une image plus claire des conditions de surface du manteau neigeux et plus précisément de la quantité de lumière solaire supplémentaire absorbée par la poussière contenue dans le manteau neigeux.
« Quand nous avons commencé à utiliser les données de télédétection, tout a basculé, " dit Bender. " En fait, notre recherche montre que l'utilisation de données de télédétection réduit l'erreur d'environ 70 pour cent dans certains bassins versants. Cela nous permet de prédire le moment du débit du cours d'eau bien mieux que ce que notre système faisait auparavant."
Avec des prévisions plus précises, les gestionnaires de l'eau sont désormais en mesure de prendre de meilleures décisions quant au moment et à la quantité d'eau à stocker et/ou à déverser dans le bassin du fleuve Colorado, des décisions qui peuvent avoir un impact considérable sur la vie et le bien-être des personnes et de la faune.
"Nous savons à quel point l'eau est cruciale pour les agriculteurs et les communautés, " dit Kanzer. " En même temps, sans assez d'eau qui coule dans les rivières, des générations entières de poissons menacés pourraient être mises en danger. Plus les prévisions sont précises, mieux nous serons équipés pour trouver cet équilibre."
Avec ces informations, les gestionnaires de l'eau peuvent prendre de meilleures décisions d'allocation concernant l'eau potable, nourriture, besoins énergétiques et écosystémiques. Crédit :iStock
Mise en commun des ressources
Alors que la gestion de l'eau devient de plus en plus vitale en raison de la croissance démographique et des sécheresses récurrentes, la connexion entre les données satellitaires d'observation de la Terre et ceux qui travaillent sur le terrain avec ces informations est de plus en plus critique. « La collaboration est essentielle pour trouver des réponses et fournir des informations qui profitent à nos communautés, " a déclaré Painter. "Avec ces partenariats, nous sommes en mesure de tirer parti d'une meilleure connaissance de la planète Terre pour faire avancer la science, tout en aidant à créer des moyens de subsistance plus sains, économies, et environnements. Et ces partenariats nous aident à identifier de nouvelles questions et des domaines de recherche importants. »
En travaillant ensemble pour utiliser les données satellitaires de la NASA, Painter et le Colorado Basin River Forecast Center s'assurent que plus de 33 millions de personnes ont un approvisionnement en eau plus sûr et n'ont pas à se soucier de consulter une prévision avant d'ouvrir le robinet.
Malgré l'importance de l'albédo du manteau neigeux - la proportion de lumière réfléchie par rapport à celle absorbée - dans le contrôle du ruissellement du manteau neigeux, L'albédo du manteau neigeux n'a pas été quantifié pour une grande partie des États-Unis. Pour le mesurer, L'équipe de Painter à la NASA détecte les impuretés absorbant la lumière (telles que la poussière) sur la neige avec ses instruments MODIS (Spectroradiomètre imageur à résolution modérée) à bord de deux satellites :Terra et Aqua. La NASA utilise ces données pour estimer l'énergie supplémentaire absorbée par le manteau neigeux, une donnée essentielle pour comprendre la dynamique du bilan énergétique du manteau neigeux. Fort de cet effort, L'équipe du peintre a développé l'observatoire de la neige aéroportée, qui assemble la combinaison de l'albédo et de l'équivalent en eau de la neige, les deux contrôles les plus importants sur le moment et l'ampleur du ruissellement de la fonte des neiges.
