Космические весы: как спутники взвесили засуху в Южной Америке ✎

Оригинал: "Recent La Plata basin drought conditions observed by satellite gravimetry"
arXiv:1011.4352 · 2010-11-19 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
Пара спутников, летавших на высоте 450 километров, почувствовала, как Ла-Плата теряет воду, и показала масштаб засухи 2008–2009 годов.

В 2008 году над Южной Америкой нависла сушь. Реки мелели, пастбища желтели, а фермеры смотрели на небо в ожидании дождя, которого не было. В это же время на высоте 450 километров два спутника, летевшие друг за другом на расстоянии 220 километров, продолжали свою невидимую работу: они взвешивали континент.

Эти спутники, названные GRACE, измеряли гравитацию Земли с такой точностью, что улавливали, как вода перетекает из одного места в другое. Когда под ними оказывалась область, потерявшая влагу, сила притяжения слегка ослабевала, и спутники чуть расходились. Так, по едва заметным колебаниям расстояния, учёные вычислили, сколько воды исчезло из бассейна Ла-Платы.

Засуха 2008–2009 годов была сильнейшей за столетие. К осени 2009 года бассейн потерял 248 гигатонн воды — это слой толщиной 12 сантиметров, разлитый по всей площади региона.

До сих пор о таких потерях судили по моделям, которые учитывают дожди и испарение, но не видят грунтовые воды. Модель GLDAS показала потерю лишь в 2,2 сантиметра в год, тогда как спутники зафиксировали до 3,5 сантиметра. Разница в треть возникла из-за того, что модель не чувствовала, как уходят подземные запасы. Когда учёные добавили данные с 27 скважин, модельные оценки почти совпали с реальностью.

Связь с океанскими течениями оказалась прямой: засушливые годы совпали с Ла-Нинья, когда Тихий океан остывает, а дожди в Южной Америке скудеют. Влажные годы, наоборот, приходили с Эль-Ниньо. Это значит, что засуха была не случайностью, а частью большого природного цикла.

Спутниковая гравиметрия впервые показала, что можно измерить полный запас воды на континенте без единого датчика на земле. Это как взвесить человека, не ставя его на весы, а лишь наблюдая, как он влияет на пружину под полом.

Сегодня этот метод уже работает: с его помощью можно следить за засухами в других крупных бассейнах и проверять, насколько точны климатические модели. Весы, которые когда-то чувствовали только горы и океаны, теперь взвешивают воду, уходящую из-под ног.

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.

Понятия
засуха ла-нинья gpcp тропосфера спутниковые слои энсо OISST v2.1 наземный сток углерода