Une équipe de recherche publie de nouvelles cartes mondiales des eaux souterraines


Une équipe de recherche publie de nouvelles cartes mondiales des eaux souterraines

Les prévisions sur 30, 60 et 90 jours des conditions sèches et humides par rapport au record historique des 48 États-Unis inférieurs utilisent les données sur les eaux souterraines des satellites NASA / GFZ GRACE-FO pour les conditions initiales. Cette comparaison montre la prévision des eaux souterraines faite pour août 2019 par rapport à la sortie basée sur les observations par satellite pour le même mois. Crédits: NASA / Scientific Visualization Studio

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

“Les produits mondiaux sont importants car il y a si peu de cartes de la sécheresse dans le monde”, a déclaré Matt Rodell, hydrologue et chef de projet 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, elle peut ne pas être remarquée tant qu’elle ne provoque pas une crise humanitaire. Il est donc utile d’avoir un produit comme celui-ci où les gens peuvent dire , wow, il fait 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.

“Il est important de voir un instantané hebdomadaire de l’humidité du sol et des eaux souterraines pour avoir 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 outils de télédétection pour la surveillance opérationnelle de la sécheresse.

La surveillance de l’humidité du sol est essentielle pour gérer les cultures agricoles et prévoir leurs rendements, car l’humidité du sol est l’eau disponible pour les racines des plantes. L’eau souterraine est 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 rares pour saisir l’image complète de l’humidité et de la sécheresse à travers le paysage, comme le peuvent la combinaison de satellites et de modèles.





Un regard global sur l’eau

Les cartes mondiales et les prévisions américaines utilisent des données de la NASA et des satellites GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow On) du Centre de recherche allemand pour les géosciences, une paire d’engins spatiaux qui détectent le mouvement de l’eau sur Terre en fonction des variations de la gravité terrestre. champ. GRACE-FO succède aux satellites GRACE à grand succès, qui ont terminé 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 par satellite 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 ensuite, entre autres sorties, des cartes variant dans le temps de la distribution de l’eau à trois profondeurs: l’humidité du sol en surface, l’humidité du sol de la zone racinaire (environ les trois premiers pieds du sol) et les eaux souterraines peu profondes. Les cartes ont une résolution de 1/8 de degré de latitude, soit environ 8,5 milles, fournissant des données continues sur les conditions d’humidité et 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 de l’US Drought Monitor, la première carte hebdomadaire des conditions de sécheresse aux États-Unis utilisée par le département américain de l’Agriculture et le Federal Emergency Agence de gestion, entre autres, pour évaluer les zones qui pourraient avoir besoin d’une aide financière en raison des pertes dues à la sécheresse.

“LA GRÂCE [provided and GRACE-FO now provides] une étendue nationale des eaux souterraines “, a déclaré le climatologue et auteur du Drought Monitor Brian Fuchs, au centre de la 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 autrefois aller aux données des puits d’eau souterraine de chaque État pour mettre à jour la carte hebdomadaire. “Cela a permis d’économiser beaucoup de temps d’avoir cette couche d’eau souterraine avec les couches d’humidité du sol, le tout au même endroit”, a déclaré Fuchs. “Les données à haute résolution que nous ‘ pouvoir apporter nous permet de dessiner ces contours de sécheresse ou d’humidité directement aux 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 n’ont pas d’infrastructure de surveillance des eaux souterraines.

La NASA et l'Université du Nebraska publient de nouvelles cartes mondiales des eaux souterraines

Des cartes hebdomadaires des conditions sèches en rouge et des conditions humides en bleu par rapport au record historique sont maintenant disponibles pour le globe à trois profondeurs: humidité du sol en surface, humidité du sol de la zone racinaire et eau souterraine, cette dernière étant montrée dans cette vue globale. Crédit: NASA / Scientific Visualization Studio

“La sécheresse est vraiment une clé [topic]… avec de nombreuses projections du climat et des changements climatiques “, a déclaré Wardlow.” L’accent est mis sur l’obtention d’informations plus pertinentes, plus précises et plus opportunes sur la sécheresse, que ce soit l’humidité du sol, la santé des cultures, les eaux souterraines, le débit des cours d’eau …[the GRACE missions are] ces types d’outils sont absolument essentiels pour nous aider à faire face et à compenser certains des impacts anticipés, qu’il s’agisse de la croissance démographique, du changement climatique ou simplement d’une augmentation de la consommation d’eau en général.

Le Center for Advanced Land Management et le National Drought Mitigation Center sont tous deux basés à l’École des ressources naturelles de l’UNL, et ils travaillent avec des partenaires internationaux, notamment l’Agence américaine pour le développement international et la Banque mondiale, pour développer et soutenir la surveillance de la sécheresse en utilisant le Cartes mondiales GRACE-FO et autres outils au Moyen-Orient, en Afrique du Nord, en Afrique du Sud, en Asie du Sud-Est et en Inde.

Les sécheresses peuvent être complexes à la fois dans le temps et dans leur 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 reste très sensible aux intempéries. Derrière les deux se trouve l’eau souterraine, car elle est isolée des changements météorologiques. Mais pour les perspectives à plus long terme sur la gravité de la sécheresse – ou, inversement, le risque d’inondation dans les zones basses – l’eau souterraine est la mesure à surveiller, a déclaré Rodell.

“Les cartes des eaux souterraines sont comme une version ralentie et 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 donne une image plus complète de la tendance globale au séchage ou au mouillage en cours dans une zone. Une comptabilité précise des niveaux des eaux souterraines est essentielle pour prévoir avec précision les conditions dans un avenir proche.

Le nouveau produit de prévision qui prévoit des conditions sèches et humides sur 30, 60 et 90 jours pour les 48 États-Unis inférieurs utilise les données GRACE-FO pour aider à définir les conditions actuelles. Ensuite, le modèle avance dans le temps en utilisant le modèle de prévisions météorologiques saisonnières Goddard Earth Observing System, version 5 en entrée. Les chercheurs ont découvert que l’inclusion des données GRACE-FO rendait les prévisions d’humidité du sol et des eaux souterraines plus précises.

Depuis que le produit vient d’être déployé, 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”, a déclaré Wardlow. “Par exemple, le produit américain actuel peut présenter des conditions de sécheresse modérées, et si vous regardez les prévisions et les prévisions montrent le mois prochain qu’il y a une tendance au dessèchement continu, cela peut changer la décision par rapport à une tendance humide.”

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


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