La Terre est pâle, point bleu vu de l'espace. Sa couleur bleue est due au fait que notre planète natale est recouverte à 71% d'eau. La NASA surveille l'eau de la Terre depuis l'espace, les cieux, stations au sol à terre, navires naviguant sur les mers et même avec des applications sur les téléphones mobiles.

Alors que la Terre est si humide qu'elle semble bleue depuis l'espace, la plupart de cette eau est de l'eau salée. Seulement 2,5% de l'eau sur Terre est de l'eau douce et presque toute cette eau est gelée - enfermée dans les calottes glaciaires polaires, glaciers et autres glaces. La petite quantité d'eau douce qui reste est tout ce qui est disponible pour toutes les façons dont nous utilisons l'eau.

"Toute l'eau sur Terre existe déjà. Nous ne pouvons pas en faire plus, " a déclaré Bradley Doorn, directeur de programme pour le domaine de programme Water Resources de la NASA Earth Applied Sciences. "Nous ne pouvons que le suivre, prédisez-le et protégez-le alors qu'il fait le tour de notre monde."

La NASA suit presque tous les aspects de ce cycle de l'eau, à mesure que les précipitations tombent des nuages ; comme eau souterraine; au fur et à mesure que l'eau pénètre dans le sol; à mesure qu'il pénètre dans les rivières et les lacs ; car il est absorbé par les plantes et utilisé par les animaux et s'évapore dans l'atmosphère.

"L'eau est une ressource précieuse sur cette planète, et celui que la NASA est à la pointe de la surveillance, " dit Doorn.

La nature cyclique de l'eau douce se déplaçant dans notre monde a conduit à la question scientifique globale à laquelle la NASA essaie de répondre à propos de l'eau sur notre monde - où elle se trouve, lorsqu'il est, et dans quel état. A un degré de plus en plus fin, Les chercheurs de la NASA déterminent combien et quand l'eau douce est disponible dans le monde. Au fur et à mesure que ces questions scientifiques fondamentales sont posées et répondues, La NASA cherche également à développer et à renforcer de nouvelles façons innovantes d'utiliser les données pour suivre à la fois l'utilisation et la qualité de l'eau douce dans le monde. En outre, alors que le monde se réchauffe à cause du changement climatique, Les scientifiques de la NASA étudient comment le cycle mondial de l'eau est affecté et a des effets sur le climat de la Terre.

La division des sciences de la Terre de la NASA étudie l'eau douce à l'aide de données collectées de plusieurs manières, y compris les satellites, missions aéroportées et même des informations recueillies par des volontaires. Les scientifiques de la NASA étudient l'eau, sous presque tous ses aspects sur Terre, comme précipitation, glace et neige, dans les réserves d'eau souterraine et dans les lacs et rivières, Juste pour en nommer quelques-uns. Quelques exemples de l'objectif de recherche que les scientifiques de la NASA mettent à l'étude de l'eau incluent des moyens de suivre la qualité de l'eau, déterminer la disponibilité de l'eau et prévoir la sécheresse, mesurer l'irrigation et l'utilisation de l'eau pour l'agriculture, et les précipitations mondiales.

Qu'est ce qui monte, Doit descendre

La quantité de précipitations tombant sur Terre à un moment donné varie considérablement d'un endroit à l'autre, ainsi, avoir une vue au niveau du satellite fournit des observations plus uniformes autour du globe, car elle comprend des données sur les océans du monde et est plus complète que la plupart des mesures au sol.

En 2019, les scientifiques ont publié un ensemble de données mondiales sur les précipitations qui ont compilé plus de 20 ans de données satellitaires et autres. Il est basé en grande partie sur les informations recueillies par le projet conjoint de la NASA et de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), la mission mondiale de mesure des précipitations (GPM) et une version antérieure, précurseur de la mission satellite NASA-JAXA, la mission de mesure des précipitations tropicales (TRMM). Cette récupération multi-satellite intégrée pour GPM (IMERG) comprend également des informations provenant d'une constellation d'autres satellites d'observation de la Terre, campagnes aéroportées et stations au sol.

En tout, le dossier compile les données de 1997 à aujourd'hui. Ces enregistrements comprennent des vues en quatre dimensions de la pluie, neiger, grésil et tempêtes, l'intensité des précipitations et leur évolution dans le temps. Alors qu'IMERG produit un produit de plus grande précision qui prend du temps à traiter et à préparer, un résumé en temps quasi réel des précipitations mondiales est disponible toutes les demi-heures et est utilisé pour des applications urgentes telles que les prévisions météorologiques et la reprise après sinistre. Cette référence de plusieurs décennies de données sur la pluie et la neige dans le monde montre comment les précipitations peuvent s'écarter de la normale, informer les modèles qui prédisent les rendements des cultures, épidémies et glissements de terrain.

Voir des plantes stressées

Un projet qui travaille actuellement à l'inclusion des données IMERG dans le cadre d'un effort plus large de surveillance de l'agriculture est dirigé par Christopher Hain du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, Alabama. Lui et son équipe ont construit un outil mondial de surveillance agricole mondiale qui fournit des alertes précoces à la sécheresse en examinant le « stress de la végétation ».

Environ 31 % de toutes les eaux douces de surface aux États-Unis sont utilisées pour l'irrigation agricole, selon le US Geological Survey, et les plantes subissent un stress lorsqu'elles n'ont pas

assez d'eau. Lorsqu'une plante libère de l'eau de ses feuilles, dans un processus appelé "transpiration, " il les refroidit. Cela permet aux agriculteurs de suivre les relevés de température d'un champ au fil du temps afin de déterminer la santé de leurs cultures. Si un champ est anormalement chaud, cela montre que les plantes sont stressées bien avant que les feuilles ne se fanent et ne brunissent.

Ce stress végétal est quantifié en partie par ces changements de température dans l'indice de stress évaporatif. Il est utilisé dans de nombreux produits différents et est intégré au moniteur de sécheresse américain, une carte développée par le département américain de l'Agriculture (USDA). Mise à jour hebdomadaire, il classe les conditions de sécheresse à travers les États-Unis dans le cadre d'un projet financé par la NASA Earth Applied Sciences, L'équipe de Hain étend l'utilisation de ces données au-delà des États-Unis à un "indice mondial de stress évaporatif".

En plus des données IMRG, cet indice comprend un indicateur de température de l'usine tiré de l'instrument ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer on Space Station (ECOSTRESS) de la NASA, qui a été lancé vers la Station spatiale internationale en 2018. Les températures de la surface terrestre de nombreux satellites de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) contribuent également à l'indice, observations des satellites Terra et Aqua de la NASA et du satellite NASA/NOAA Suomi National Polar Orbiting Partnership (Suomi NPP).

Cet indice de stress des plantes comprend également les données de la série de satellites Landsat; le plus long enregistrement continu de données scientifiques de la Terre depuis l'espace. Commencé en 1972, Landsat est un partenariat entre la NASA et le U.S. Geological Survey (USGS) et les données Landsat sont utilisées dans des projets d'eau de la NASA Earth Applied Sciences aussi variés que la mesure du stress sur les vignobles en Californie au suivi des ressources en eau rares dans les zones reculées de la nation Navajo.

Gérer l'eau en Occident

Dans l'ouest des États-Unis, sujet à la sécheresse, l'eau est une ressource particulièrement rare, c'est pourquoi, en 2015, le domaine du programme Earth Applied Sciences Water de la NASA a créé le Western Water Applications Office (WWAO). Cela facilite l'obtention de données satellitaires et autres données de la NASA entre les mains de l'État occidental, agences de l'eau locales et fédérales.

« La gestion de l'eau dans l'ouest des États-Unis est particulièrement difficile, " dit Indrani Graczyk, Responsable WWAO. "C'est parce que la plupart des précipitations tombent en hiver et sont stockées dans le manteau neigeux des montagnes, mais doit approvisionner les utilisateurs sur la durée, étés secs.

L'Airborne Snow Observatory est l'un des nombreux programmes de la NASA qui étudient les liens importants entre la neige et la disponibilité de l'eau. Ce projet d'avion pluriannuel de la NASA a débuté en avril 2013 et était une collaboration entre le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA et le California Department of Water Resources. Il a créé les premières cartes de l'ensemble du manteau neigeux de deux grands bassins versants de montagne en Californie et au Colorado, produire les mesures les plus précises de la quantité d'eau qu'ils contiennent, une aubaine pour les millions d'Américains qui dépendent de ces bassins hydrographiques pour leur approvisionnement en eau.

Le projet Airborne Snow Observatory a également réalisé les premières mesures de neige dans la zone créée par les montagnes environnantes, connu sous le nom de « bassin, " ainsi que sur les montagnes elles-mêmes. Cette compréhension des précipitations dans les montagnes fournit des données qui sont maintenant intégrées dans le monde entier pour aider à améliorer la gestion de l'eau pour les 1,5 milliard de personnes dans le monde qui dépendent de la fonte des neiges pour l'eau.

Des données dans la paume de votre main

En plus des missions satellitaires et aéroportées, La NASA utilise également le pouvoir des scientifiques citoyens pour surveiller les ressources en eau du monde. Un exemple est le programme Global Learning and Observations de la NASA au profit du programme Environment Program (GLOBE). Commencé en 1995, ce programme mondial et rassemble des étudiants, enseignants, scientifiques et citoyens et via son application mobile GLOBE Observer, les utilisateurs peuvent télécharger des informations sur la couverture nuageuse, la hauteur des précipitations et d'autres informations qui sont ensuite relayées aux équipes scientifiques qui les utilisent dans le cadre de leurs recherches de suivi des ressources en eau dans le monde.

CyAN est une autre ressource scientifique portable, une application de téléphonie mobile Android qui fait partie du réseau multi-agences d'évaluation des cyanobactéries, (CyAN). Le réseau a débuté en 2015 dans le but de développer une approche uniforme et systématique pour identifier les proliférations d'algues potentiellement nuisibles à l'aide de données satellitaires et autres. Alors que les algues individuelles sont microscopiques, dans les bonnes conditions, ils peuvent se multiplier et « fleurir » et libérer des toxines nocives qui peuvent rendre malades les humains et les animaux domestiques, contaminer l'eau potable et forcer la fermeture des sites de navigation de plaisance et de baignade.

Ces fleurs peuvent être assez grandes pour être vues à l'œil nu, et depuis l'espace via des images de satellites d'observation de la Terre. Dans le cadre de cette poursuite, mission à long terme, une application de téléphonie mobile combine désormais des informations satellitaires avec des données téléchargées par les utilisateurs sur les proliférations d'algues potentiellement nocives de cyanobactéries.

Développé avec l'Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis, l'application mobile, inclut la puissance de supercalcul de la NASA, et fournit des rapports hebdomadaires sur la couleur et d'autres informations sur la qualité de l'eau de plus de 2, 000 lacs à travers les États-Unis. Les utilisateurs peuvent choisir un lac particulier et voir un indice de qualité de l'eau codé par couleur. L'application permet également aux utilisateurs de soumettre des données, transformer le rapport de chaque utilisateur en une source de données pour que les gestionnaires de la qualité de l'eau examinent et confirment les données.

Bien que CyAN soit un moyen portatif de suivre la qualité de l'eau, Les données de télédétection de la NASA sont incorporées dans d'autres ressources de qualité de l'eau, par exemple, la NASA affine le Freshwater Health Index avec le groupe à but non lucratif Conservation International. Cet indice considère l'eau comme faisant partie d'un système qui prend également en compte les données sur les centres de population humaine ainsi que, données environnementales et autres. En plus de créer des ressources comme l'index, La NASA forme également les gens à les utiliser. Par exemple, le domaine du programme Earth Applied Sciences Capacity Building organise des cours de formation en personne et à distance sur l'indice d'eau douce, comment surveiller les proliférations d'algues nuisibles et de nombreux autres cours sur la façon d'accéder aux données d'observation de la Terre et de les interpréter.

Trop et trop peu

Bien que la qualité de l'eau soit un problème, la quantité aussi. Avoir trop ou trop peu d'eau peut être dévastateur. En plus des missions de précipitation de la NASA, deux autres missions satellites clés de la NASA ont innové dans la surveillance de l'eau dans le monde.

Le satellite Soil Moisture Active Passive (SMAP), lancé en 2015, mesure la quantité d'eau dans les deux premiers pouces (5 centimètres) du sol. Ces données en temps quasi réel cartographient l'humidité mondiale du sol, fournir des liens entre l'eau de la Terre, cycles de l'énergie et du carbone. Par exemple, ces données intégrées dans une application logicielle de la NASA appelée Land Information System et avec d'autres ressources, fournit aux utilisateurs des informations cruciales sur la saturation des sols, prévision des sécheresses et agriculture.

La NASA suit également l'eau grâce à la mission GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-on). Un partenariat entre la NASA et le Centre aérospatial allemand, GRACE-FO succède à la mission GRACE, qui a fait des observations de 2002 à 2017.

La mission GRACE-FO se compose de deux satellites jumeaux qui se suivent en orbite autour de la Terre et ne sont séparés que d'environ 137 miles (220 km). En mesurant constamment la distance entre eux, ils suivent les changements du champ de gravité terrestre, qui est influencé par les différences de masse, comme lors du passage à proximité puis au-dessus d'une chaîne de montagnes. Alors que ces changements nous seraient imperceptibles, les mesures extrêmement précises de la distance entre les deux satellites révèlent des changements de gravité dans le monde entier.

Les données sont utilisées pour construire des cartes mensuelles du champ de gravité moyen de la Terre, offrant des détails sur la façon dont la masse, se déplace autour de la planète, qui, à l'échelle mensuelle, est principalement attribuable au mouvement de l'eau. Ainsi, les données GRACE-FO peuvent être utilisées pour découvrir les changements dans le stockage des eaux souterraines, la quantité d'eau dans les grands lacs et rivières, l'humidité du sol dans la zone racinaire, calottes glaciaires et glaciers, et le niveau de la mer causé par l'ajout d'eau dans l'océan. Ces découvertes offrent une vue unique du climat de la Terre et ont des avantages considérables pour la société.

Données sur l'eau partout

Malgré toutes nos méthodes de suivi et de contrôle de la qualité et de la quantité d'eau dans le monde, il y a encore beaucoup à apprendre sur la meilleure façon de regarder l'eau du monde, d'autant plus que le changement climatique modifie le cycle de l'eau et affecte la disponibilité de l'eau dans le monde.

Les satellites et les produits de modélisation de la NASA fournissent un énorme volume d'informations précieuses sur les ressources en eau mondiales, s'étendant sur des années dans un large éventail de domaines (du local au mondial) et sur de nombreuses échelles de temps (de l'heure à la décennie), et bien que ces informations soient utilisées pour la recherche scientifique en cours, de nombreuses ressources sont disponibles en temps quasi réel, ce qui peut les rendre utiles pour des applications telles que la réponse à un ouragan ou à une sécheresse.

Toutes les données de la NASA sont gratuites, et ouvertement disponible, permettant à tout le monde d'avoir accès à l'information, le tout dans le but de surveiller et de protéger l'eau sur notre pâle, planète bleue.