L'équipe de l'Université du Texas à Austin qui a dirigé un système de satellites jumeaux lancé en 2002 pour prendre des mesures détaillées de la Terre, appelé Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), rapports dans le dernier numéro de la revue Nature Changement Climatique sur les contributions que leurs près de deux décennies de données ont apportées à notre compréhension des modèles climatiques mondiaux.

Parmi les nombreuses contributions de GRACE :

• GRACE a enregistré trois fois la masse de glace perdue dans les régions polaires et montagneuses depuis le début des mesures, conséquence du réchauffement climatique.
• GRACE a permis de mesurer la quantité de chaleur ajoutée à l'océan et l'emplacement de cette chaleur qui reste stockée dans l'océan. GRACE a fourni des observations détaillées, confirmant que la majorité du réchauffement se produit dans les 2 supérieurs, 000 mètres des océans.
• GRACE a observé que sur les 37 plus grands aquifères terrestres, 13 ont subi une perte de masse critique. Cette perte, en raison à la fois d'un effet lié au climat et d'un effet anthropique (induit par l'homme), documente la disponibilité réduite de produits propres, approvisionnement en eau douce pour la consommation humaine.
• Les informations recueillies par GRACE fournissent des données vitales à l'agence fédérale United States Drought Monitor et ont fait la lumière sur les causes de la sécheresse et de l'épuisement des aquifères dans le monde entier, de l'Inde à la Californie.

Destiné à ne durer que cinq ans en orbite pour une durée limitée, mission expérimentale pour mesurer de petits changements dans les champs gravitationnels de la Terre, GRACE a fonctionné pendant plus de 15 ans et a fourni un aperçu sans précédent de nos ressources en eau mondiales, des mesures plus précises de la perte de glace polaire à une meilleure vue des courants océaniques, et l'élévation du niveau mondial des mers. La mission était une collaboration entre la NASA et le Centre aérospatial allemand et était dirigée par des chercheurs du Centre de recherche spatiale (CSR) de la Cockrell School of Engineering de l'UT.

Le Texas Advanced Computing Center (TACC) de l'UT a joué un rôle essentiel dans ce projet international au cours des 15 dernières années, selon Byron Tapley, la Clare Cockrell Williams Centennial Chair émérite du Département de génie aérospatial et de mécanique du génie qui a créé le Centre de recherche spatiale à l'UT en 1981 et qui a été chercheur principal de la mission GRACE.

« Alors que la demande pour les livrables scientifiques de GRACE a augmenté, La capacité de la TACC à répondre à ces demandes s'est accrue. La transition s'est faite en douceur vers un environnement de reporting beaucoup plus riche, " il a dit.

En mesurant les changements de masse qui provoquent des écarts dans la force d'attraction de la gravité sur les divers systèmes de la Terre - les systèmes d'eau, calottes glaciaires, atmosphère, mouvements terrestres, et plus encore, les satellites peuvent mesurer de petits changements dans les interactions du système terrestre.

"En surveillant les composants physiques du système dynamique de la Terre dans son ensemble, GRACE fournit un aperçu holistique et variable dans le temps de la façon dont nos océans, l'atmosphère et la topographie de la surface terrestre interagissent, " a déclaré Tapley.

Le système de données de la mission est hautement distribué et nécessite un stockage et un calcul importants des données via un réseau distribué à l'échelle internationale. Bien que les produits de données finaux pour les solutions de RSE soient générés au TACC, il y a un effort considérable en Allemagne par le Geophysics Center de Potsdam et le NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) à Pasadena, Californie. L'analyse RSE finale au TACC commence par une liaison descendante des données des satellites vers un centre de collecte de données brutes en Allemagne. Les données sont ensuite transmises au JPL où les mesures primaires sont converties en mesures géophysiques constituées de GPS, accéléromètre, quaternions d'attitude, et les mesures de télémétrie intersatellites de haute précision recueillies par chaque satellite au cours d'une période d'observation d'un mois.

« La collecte d'informations de cette communauté internationale est réunie par la capacité de calcul fondamentale et la philosophie opérationnelle de TACC pour subir l'analyse de données difficile requise pour obtenir la vision qui change de paradigme des interactions de la Terre, " a déclaré Tapley.

Bien qu'il s'agisse d'une entreprise risquée fonctionnant avec un financement minimal, la mission GRACE a dépassé toutes les attentes et continue de fournir un ensemble critique de mesures.

"Le concept d'utiliser les modèles gravimétriques changeants sur Terre comme moyen de comprendre les changements majeurs dans les interactions du système Terre avait déjà été proposé, " a déclaré Tapley. "Mais nous avons été les premiers à le faire à un niveau de mesure qui a pris en charge les besoins de la communauté diversifiée des sciences de la Terre."

L'un des avantages remarquables de travailler avec TACC, selon Tapley, est la capacité de poser des questions dont les solutions n'auraient pas été possibles avant le TACC et de trouver la capacité de répondre aux questions.

"Par exemple, quand nous avons commencé la mission GRACE, notre capacité consistait à examiner des modèles de gravité caractérisés par environ 5, 000 paramètres du modèle, dont la solution a été obtenue à des intervalles d'analyse approximativement annuels. Les modèles GRACE uniquement satellitaires sont aujourd'hui basés sur environ 33, 000 paramètres que nous avons la possibilité de déterminer à intervalle quotidien. Dans la réanalyse finale des données GRACE, nous cherchons à étendre ce paramétrage à 4, 000, 000 paramètres pour le modèle moyen. L'interaction avec TACC a toujours été dans le contexte de :« Si la réponse à une question significative nécessite des calculs approfondis, trouvons un moyen de satisfaire cette exigence, '", a déclaré Tapley.

Maintenant que la mission de suivi GRACE, dans laquelle la RSE continuera à jouer un rôle, a été lancé avec succès, la chance de continuer le record GRACE pour une deuxième mesure multi-décennale des changements de masse à travers le système terrestre est possible. Les ingénieurs et les scientifiques prévoient que l'intervalle de données plus long leur permettra de voir une image encore plus claire de la façon dont les modèles climatiques de la planète se comportent au fil du temps.