Бассейн Ла-Платы площадью 3,5 миллиона квадратных километров кормит пять стран и содержит пампасы, одни из богатейших пастбищ мира. Обычные наземные наблюдения здесь редки, а спутниковые снимки растительности видят лишь поверхность. Работа стоит на отшибе: соседние исследования касаются пульса цивилизации, ритмов пустынь и влажных передышек Тибета, но не дают прямого взвешивания воды в крупном речном бассейне. Гравиметрия GRACE впервые позволила измерить суммарный запас воды в почве, снеге и грунтовых водах без единого датчика на земле.
Спутники GRACE летели парой на расстоянии 220 километров и непрерывно измеряли микроскопические изменения этого расстояния. Когда под ними оказывалась область с избытком или нехваткой воды, гравитация слегка менялась, и спутники сближались или расходились. Из 86 месячных карт гравитационного поля с апреля 2002 по август 2009 года учёные вычли атмосферные и океанические эффекты, отфильтровали шум и получили изменения запаса воды с точностью до полутора сантиметров. Для сравнения использовали модель GLDAS, которая учитывает осадки и испарение, но не видит грунтовые воды, а также данные 27 скважин в аргентинских пампасах.
GRACE показал, что в нижней Ла-Плате вода убывала со скоростью до 3,5 сантиметра в год, тогда как модель GLDAS давала лишь 2,2 сантиметра. Засуха началась весной 2008 года, к осени 2009 года охватила весь бассейн, а дефицит воды достиг 12 сантиметров эквивалентного слоя, что эквивалентно 248 гигатоннам. Это почти половина годового потребления воды в США. Данные осадков GPCP и TRMM подтвердили: с 2003 года дождей выпадало меньше, а 2009 год стал самым сухим за 12 лет. Засушливые годы совпали с Ла-Нинья, влажные — с Эль-Ниньо.
В отличие от соседних работ, которые используют модели или косвенные признаки, эта статья даёт прямое измерение полного запаса воды из космоса. Она показала, что модели типа GLDAS систематически занижают потери, потому что не учитывают грунтовые воды. Добавление данных скважин к модели заметно улучшило согласие с GRACE. Это первая количественная оценка столь сильной засухи в Ла-Плате и доказательство того, что спутниковая гравиметрия может служить независимым арбитром для климатических моделей.
Миссия GRACE продлена как минимум до 2013 года, а новая версия данных (release 5) улучшит точность за счёт более совершенных моделей фона. Это позволит отслеживать восстановление водных запасов после засухи и проверять, насколько быстро бассейн возвращается к норме. В перспективе подобные измерения станут основой для систем раннего предупреждения о засухах в масштабе целых континентов.
Работа влияет на гидрологию крупных речных бассейнов, климатическое моделирование и управление водными ресурсами в Южной Америке. Она также задаёт эталон для валидации моделей земной поверхности.
Следующий шаг — включить данные GRACE в оперативные системы мониторинга засухи и сравнить их с более детальными наземными измерениями в других бассейнах. Также важно разделить вклад естественной изменчивости и человеческого забора грунтовых вод.
Для гидрологии остаётся нерешённым вопрос о том, как разделить влияние климата и откачки подземных вод на истощение запасов. Данная работа показывает, что спутниковая гравиметрия может дать суммарную картину, но без плотной сети скважин разделить причины невозможно.
Дефицит в 248 гигатонн воды эквивалентен слою толщиной 12 сантиметров, распределённому по площади, сравнимой с территорией Аргентины и Уругвая вместе взятых.
Идея взвешивать воду из космоса перекликается с романом Артура Кларка «Фонтаны рая», где орбитальные инженеры используют гравитационные аномалии для строительства космического лифта.