Les chercheurs de la NASA ont développé de nouveaux satellites, des cartes mondiales hebdomadaires de l'humidité du sol et des conditions d'humidité des eaux souterraines et des prévisions américaines sur un à trois mois pour chaque produit. Alors que des cartes des conditions sèches/humides actuelles pour les États-Unis sont disponibles depuis 2012, c'est la première fois qu'ils sont disponibles dans le monde.

« Les produits mondiaux sont importants car il existe si peu de cartes mondiales de la sécheresse, " a déclaré l'hydrologue et chef de projet Matt Rodell du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Les sécheresses sont généralement bien connues lorsqu'elles surviennent dans les pays développés. Mais lorsqu'il y a une sécheresse en Afrique centrale, par exemple, il peut ne pas être remarqué jusqu'à ce qu'il provoque une crise humanitaire. Il est donc utile d'avoir un produit comme celui-ci où les gens peuvent dire, Wow, c'est vraiment sec là-bas et personne ne le signale."

Ces cartes sont distribuées en ligne par le National Drought Mitigation Center de l'Université du Nebraska-Lincoln (UNL) pour soutenir la surveillance de la sécheresse aux États-Unis et dans le monde.

"Être capable de voir un instantané hebdomadaire de l'humidité du sol et des eaux souterraines est important pour obtenir une image complète de la sécheresse, " a déclaré le professeur Brian Wardlow, directeur du Center for Advanced Land Management Information Technologies de l'UNL, qui travaille en étroite collaboration avec Rodell sur le développement d'outils de télédétection pour la surveillance opérationnelle de la sécheresse.

Le suivi de l'humidité du sol est essentiel pour gérer les cultures agricoles et prévoir leurs rendements, parce que l'humidité du sol est l'eau disponible pour les racines des plantes. Les eaux souterraines sont souvent la source d'eau pour l'irrigation des cultures. Il soutient également les cours d'eau pendant les périodes sèches et est un indicateur utile d'une sécheresse prolongée. Mais les observations au sol sont trop clairsemées pour capturer une image complète de l'humidité et de la sécheresse à travers le paysage comme le peut la combinaison de satellites et de modèles.

Un œil mondial sur l'eau

Les cartes mondiales et les prévisions américaines utilisent les données des satellites GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow On) de la NASA et du German Research Center for Geosciences. une paire de vaisseaux spatiaux qui détectent le mouvement de l'eau sur Terre en fonction des variations du champ de gravité terrestre. GRACE-FO succède aux satellites GRACE à grand succès, qui ont mis fin à leur mission en 2017 après 15 ans de fonctionnement. Avec l'expansion mondiale du produit, et l'ajout de prévisions américaines, les données GRACE-FO comblent des lacunes clés pour comprendre l'image complète des conditions humides et sèches qui peuvent conduire à la sécheresse.

Les observations satellitaires des changements dans la distribution de l'eau sont intégrées à d'autres données dans un modèle informatique qui simule les cycles de l'eau et de l'énergie. Le modèle produit alors, entre autres sorties, cartes variables dans le temps de la répartition de l'eau à trois profondeurs :humidité du sol de surface, l'humidité du sol dans la zone racinaire (environ les trois premiers pieds du sol), et les eaux souterraines peu profondes. Les cartes ont une résolution de 1/8ème degré de latitude, ou environ 8,5 milles, fournissant des données continues sur l'humidité et les conditions des eaux souterraines à travers le paysage.

Les cartes satellitaires GRACE et GRACE-FO font partie des ensembles de données essentiels utilisés par les auteurs du U.S. Drought Monitor, la première carte hebdomadaire des conditions de sécheresse aux États-Unis utilisée par le département américain de l'Agriculture et l'Agence fédérale de gestion des urgences, entre autres, pour évaluer quelles zones peuvent avoir besoin d'une aide financière en raison des pertes dues à la sécheresse.

« GRACE [fourni et GRACE-FO fournit maintenant] une portée nationale des eaux souterraines, " a déclaré le climatologue et auteur de Drought Monitor Brian Fuchs, au centre de sécheresse. Lui et les autres auteurs utilisent plusieurs ensembles de données pour voir où les preuves montrent que les conditions sont devenues plus sèches ou plus humides. Pour les eaux souterraines, cela signifiait auparavant aller aux données de puits d'eau souterraine de chaque État pour mettre à jour la carte hebdomadaire. "Cela a fait gagner beaucoup de temps avec cette couche d'eau souterraine avec les couches d'humidité du sol, tout en un seul endroit, " Fuchs a déclaré. "Les données haute résolution que nous sommes en mesure d'apporter nous permettent de dessiner ces contours de sécheresse ou d'humidité directement sur les données elles-mêmes."

L'un des objectifs des nouvelles cartes mondiales est de rendre le même produit cohérent disponible dans toutes les régions du monde, en particulier dans les pays qui ne disposent d'aucune infrastructure de surveillance des eaux souterraines.

"La sécheresse est vraiment un [sujet] clé... avec beaucoup de projections du climat et du changement climatique, " Wardlow a déclaré. " L'accent est mis sur la pertinence, des informations plus précises et plus opportunes sur la sécheresse, que ce soit l'humidité du sol, santé des cultures, eaux souterraines, streamflow—[les missions GRACE sont] au cœur de cela, ", a-t-il déclaré. "Ces types d'outils sont absolument essentiels pour nous aider à faire face et à compenser certains des impacts anticipés, que ce soit de la croissance démographique, le changement climatique ou simplement l'augmentation de la consommation d'eau en général.

Le Centre de gestion avancée des terres et le Centre national d'atténuation de la sécheresse sont tous deux basés à l'École des ressources naturelles de l'UNL, et ils travaillent avec des partenaires internationaux, y compris l'Agence des États-Unis pour le développement international et la Banque mondiale, développer et soutenir la surveillance de la sécheresse à l'aide des cartes mondiales GRACE-FO et d'autres outils au Moyen-Orient, Afrique du Nord, Afrique du Sud, Asie du sud est, et l'Inde.

Les sécheresses peuvent être complexes, à la fois dans le temps et dans l'étendue. En surface, l'humidité du sol change rapidement avec les conditions météorologiques. L'humidité dans la zone racinaire change un peu plus lentement mais est toujours très sensible aux intempéries. Les eaux souterraines sont à la traîne, car il est isolé des changements climatiques. Mais pour les perspectives à plus long terme sur la gravité de la sécheresse - ou, inversement, risque d'inondation dans les zones de basse altitude - les eaux souterraines sont la mesure à surveiller, dit Rodell.

"Les cartes des eaux souterraines sont comme un ralenti, version lissée de ce que vous voyez à la surface, " a déclaré Rodell. " Ils représentent l'accumulation de mois ou d'années d'événements météorologiques. " Ce lissage fournit une image plus complète de la tendance globale au séchage ou à l'humectation en cours dans une zone. conditions dans un futur proche.

Le nouveau produit de prévision qui projette des conditions sèches et humides 30, 60, et 90 jours pour les 48 États inférieurs. Les États-Unis utilisent les données GRACE-FO pour aider à définir les conditions actuelles. Ensuite, le modèle avance dans le temps en utilisant le système d'observation de la Terre Goddard, Modèle de prévision météorologique saisonnière version 5 en entrée. Les chercheurs ont découvert que l'inclusion des données GRACE-FO rendait les prévisions d'humidité du sol et d'eaux souterraines plus précises.

Puisque le produit vient d'être lancé, la communauté des utilisateurs commence à peine à travailler avec les prévisions, mais Wardlow voit un énorme potentiel.

« Je pense que vous verrez les produits de surveillance GRACE-FO utilisés en combinaison avec les prévisions, " Wardlow a dit. "Par exemple, le produit américain actuel peut présenter des conditions de sécheresse modérées, et si vous regardez les prévisions et que les prévisions montrent le mois prochain qu'il y a une tendance continue à l'assèchement, alors cela peut changer la décision par rapport à s'il s'agissait d'une tendance humide."

Les prévisions américaines et les cartes mondiales sont disponibles gratuitement pour les utilisateurs via le portail de données du centre de lutte contre la sécheresse.