Спутники NASA обнаружили баланс в водном цикле Южной Америки
Впервые ученые NASA, используя космические измерения, напрямую отследили и измерили полный цикл движения воды для целого континента.
Команда ученых из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) в Пасадене, Калифорния, с помощью данных трех спутниковых миссий — Quick Scatterometer (QuikScat), Gravity Recovery and Climate Experiment (Grace) и Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) — напрямую наблюдала сезонный приток и отток воды в Южной Америке. Исследование подтвердило, что количество воды в виде дождя или снега, поступающей на континент из морской атмосферы, находится в балансе с расчетным количеством воды, возвращаемой в океан реками континента.
Эти выводы важны, поскольку до сих пор не существовало прямого способа мониторинга континентального водного баланса. Ученые оценивали его с помощью региональных наземных измерений и компьютерных моделей. Результаты опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
«Более глубокое понимание процессов, посредством которых вода переносится из океанов Земли на континентальные массивы суши, важно для различных климатических и экологических исследований, — сказал доктор Тимоти Лю, руководитель научной группы в JPL. — Это позволит нам лучше понимать наводнения и засухи, качество поверхностных и грунтовых вод, а также доступность ресурсов пресной воды для сельского хозяйства и экосистем».
Чтобы рассчитать общее уравнение водного баланса континента, команда Лю сравнила количество воды, поступающей на континент, с количеством, уходящим с него. Для оценки переноса влаги по данным о приповерхностном ветре с QuikScat и данных о водяном паре в атмосфере с микроволновых радиометров был разработан статистический метод. Данные об осадках с TRMM использовались для измерения количества дождя над континентом. Отток воды с континента измерялся путем объединения данных речных гидропостов с прогнозами моделей, предсказывающих объем стока в устьях рек.
Данные о речном стоке собирались в течение периодов от нескольких лет до века, в зависимости от речного бассейна и местности, и усреднялись для определения годового цикла. Ученые сравнили эту оценку с ежемесячными изменениями массы Южной Америки за два годовых цикла (с августа 2002 по июль 2004 года), измеренными спутниками Grace. Они установили, что сезонные изменения массы в основном обусловлены изменениями количества поверхностных и подземных вод.
Лю отметил, что крупномасштабные географические закономерности выпадения осадков и скорости изменения массы следуют очевидному годовому перемещению против часовой стрелки над северной половиной Южной Америки. При относительно небольшом испарении и малом или медленном оттоке поверхностных вод изменение массы в определенном регионе в первую очередь определяется количеством осадков. Команда обнаружила, что годовая изменчивость осадков в бассейнах Амазонки и Ла-Платы — двух крупнейших дренажных бассейнах Южной Америки — тесно коррелирует с измерениями изменения их массы, полученными Grace. Кроме того, измерения потока влаги через соответствующие участки тихоокеанского и атлантического побережья континента соответствовали измерениям годового цикла осадков в этих двух бассейнах и в Андах.
По словам Лю, исследование убедительно подтверждает достоверность космических измерений для изучения континентального водного баланса, но это лишь начало. «Запланированная повторная обработка данных QuikScat, Grace и TRMM для улучшения их качества и разрешения в сочетании с данными будущих запланированных миссий позволит еще больше углубить наше понимание глобального водного баланса», — сказал он. К этим будущим миссиям относятся миссия NASA по измерению глобальных осадков (Global Precipitation Measurement Mission), датчик влажности и солености почвы Европейского космического агентства и спутник NASA Aquarius.