NASA izstrādā jaunus rīkus ūdens pārvaldībai, pieaugot klimata briesmām

Stjuarts Rankins



Pēc neparasti sausas ziemas, sezonas vētra beidzot izmirkusi Kalifornijā marta sākumā, pāri Sjerranevadas kalnu augstajiem granīta rezervuāriem sakrājot vairākas pēdas sniega.

Svētdienas rītā pēc laikapstākļu noskaidrošanas NASA pētnieku pāris iekāpa mazā lidmašīnā Mammoth Yosemite lidostā, kas ir viena skrejceļa operācija, kas stiepjas pirms Morisona kalna piramīdas virsotnes.





cik augsta ir telpa

Pēc pēdējām drošības pārbaudēm piloti pacēlās, atzīmējot Airborne Snow Observatory sezonas atklāšanas lidojumu. ASO ir divu turbopropelleru Beechcraft King Air 90, kas aprīkots ar sensoru pāri, kas vērsts caur stikla izgriezumu plaknes apakšā. Lidars mēra kalna sniega segas tilpumu, savukārt spektrometrs mēra tā atstarošanas spēju, kopā nodrošinot ļoti precīzu aprēķinu par to, cik daudz ūdens no kalna notecēs pavasarī un kad tas plūdīs cauri Kalifornijas aizsprostu, rezervuāru un akveduktu kariem.

Dati ļauj ūdens iestādēm rūpīgāk pārvaldīt ūdens uzlādes hidroelektrostacijas, barojot pilsētas un barojot vienu no Amerikas Savienoto Valstu produktīvākajiem lauksaimniecības reģioniem. Laba darba veikšana ir kļuvusi arvien kritiskāka, jo valsts pārmaiņus cīnās ar ilgstošu sausumu un plaši plūdi jo šķiet, ka klimata pārmaiņas pastiprina sezonālo nepastāvību.

Jūs nevarat pārvaldīt to, ko nevarat izmērīt, saka Tomass Peiners, ASO programmas galvenais pētnieks, kuru pārvalda NASA Jet Propulsion Lab Pasadenā.



Tomass Painters, NASA Airborne Snow Observatory programmas galvenais pētnieks, stāv pirms Sanhoakinas ūdensšķirtnes. Jēkaba ​​templis

Klimata pātagas

Sjerranevada stiepjas 400 jūdzes gar Kalifornijas dienvidaustrumu robežu. Katru gadu tā kūstošā sniega pakotne piegādā līdz trešais valsts ūdens.

Šī resursa pārvaldība ir grūts uzdevums. Rezervuāru operatoriem ir jāizlaiž pietiekami daudz ūdens, lai izvairītos no plūdiem, uzturētu zivis un ekosistēmas, papildinātu gruntsūdeņus un apgādātu pilsētas un nozares. Taču viņiem ir arī jāturas pietiekami daudz, lai apmierinātu lauksaimnieku, uzņēmumu un iedzīvotāju vajadzības sausajos vasaras mēnešos.

ASO programma sāka savus sniega apsekojumus 2013. gada pavasarī, kad Kaliforniju pārņēma postošs sausums. Vēsturiskais sausums piespieda noteikt obligātus ūdens ierobežojumus, nolemts vairāk nekā simts miljonu koku, saasināja meža ugunsgrēkus un samazināja valsts masīvās lauksaimniecības nozares peļņu. Pēc tam 2016.–2017. gada ziemā tas pēkšņi apstājās, jo vairākas vētras gandrīz izgāzās. 95 collas lietus dažās Sjerras daļās ir Kalifornijas otrais mitrākais gads.



Saskaņā ar aprīļa datiem šāda veida klimata pārmaiņas štatā varētu kļūt pat divas reizes biežākas, ko izraisa temperatūras paaugstināšanās, atmosfēras ūdens tvaiku palielināšanās un citas klimata pārmaiņas. papīrs iekšā Dabas klimata pārmaiņas . Vienreizēji plūdi 200 gadu garumā līdz gadsimta vidum varētu notikt ik pēc 40 gadiem, atklāja autori.

Kopējais nokrišņu daudzums var nemainīties, ņemot vērā šīs straujās izmaiņas starp ļoti sausiem un ļoti mitriem gadiem, taču tas ne tikai beigās izskalojas, saka Daniels Svens, pētījuma vadošais autors un Kalifornijas universitātes klimata zinātnieks. Losandželosa. Jums ir visas mitro gadu un sausuma gadu negatīvās puses. Jums ir vairāk šī ūdens risku un mazāk priekšrocību.

Šādas turbulences apstākļos NASA ASO programmas tālredzība, kas var nodrošināt mainīgos sniega biezuma apstākļus, būs ļoti svarīga, lai pārvaldītu ūdeni sistēmā, kas paredzēta pagātnes klimatam, saka Svens.

Drēgnajos gados programma palīdz rezervuāru operatoriem novērst ūdens pārsniegšanu baseinos un lejteces kopienu noplūdi. Sausos gados dati ļauj efektīvāk izmantot ierobežotos krājumus. Friant Water Authority, kas pārvalda dambi un kanālus, kas baro miljonu hektāru Centrālās ielejas lauksaimniecības zemes, tas nozīmē, ka vairāk ūdens jāizmanto štata augļu un dārzeņu audzēšanai, saka Džefs Peins, valsts aģentūras ūdens politikas direktors.

Atlecošie lāzeri

Pēc kalnu grēdas austrumu virsotnes, lidmašīna sasniedza augstu Sanhoakinas baseina posmu, kurā ūdens tiek uzglabāts sasalušā veidā līdz brīdim, kad tūkstošiem Friant rajona saimniecību tas katru pavasari ir nepieciešams.

Dens Berisfords, bārdains 38 gadus vecs NASA tehnologs, kas valkāja trikotāžas pupiņu un spoguļbrillēs, sēdēja aizmugurējā kreisajā sēdeklī lidara monitora priekšā. Viņš pagrieza slēdzi, kas uzsāka datu vākšanu no sensora.

Lidmašīna nogrieza zāles pļāvēja ceļu pāri reljefam, nosedzot garas rindas, pirms sasvēršanās par 180 grādiem. Lidars izstaro impulsu lāzera starus simtiem tūkstošu reižu sekundē, slaucot sānis pa ainavu. Mērot laiku, kas nepieciešams, lai gaisma atstarotos no virsmas un atgrieztos sensorā, ierīces programmatūra spēj izveidot sniega virsmas 3-D karti. Apvienojot šo informāciju ar iepriekšējiem novērojumiem, zinātnieki var aprēķināt sniega ūdens ekvivalentu vai kopējo ūdens tilpumu, kas tajā brīdī glabājas ūdensšķirtnē.

Berisforda galvenais darbs lidmašīnā ir kvalitātes kontrole, vērojot, vai nav pazīmju, ka gaisma atlec no mākoņiem vai gaisa mitruma.

NASA Airborne Snow Observatory, Beechcraft King Air 90, Mammoth Yosemite lidostā. Džeimsa templis

Spektrometrs darbojas vienlaikus. Tā būtībā ir kamera, taču tā var uztvert gaismu tālu ārpus cilvēka acs diapazona. Tas nosaka, cik daudz saules gaismas, kas skar sniegu, atstarojas no virsmas.

Svaigs sniegs ļoti atstaro, kas palēnina kušanu un palīdz izmest siltumu atpakaļ atmosfērā. Taču sniega paka kļūst arvien mazāk atstarojoša, jo ledus kristāli saplūst un aug, un gaisa piesārņojums un vētras pakaiš laukus ar tumšiem absorbējošiem plankumiem putekļu un kvēpu veidā.

Pārbīdes atstarojoša līmeņa noteikšana palīdz komandai aprēķināt, cik ātri sniegs izkusīs un kad tas galu galā sasniegs lejteces rezervuārus, saka Berisfords.

Visprecīzākais

Kalifornieši vairāk nekā gadsimtu ir mēģinājuši precīzi izmērīt Sjerras sniega segu. Kalifornijas Ūdens resursu departaments katru ziemu nosūta mērniekus ar distanču slēpēm un sniega kurpēm uz simtiem norādīto vietu, kur viņi iegremdē alumīnija mērcaurules dziļi sniegā. Šos datus papildina vairāk nekā simts attālās sensoru stacijas, kas atrodas visā diapazonā, kur sniega spilveni sniedz aprēķinus, pamatojoties uz sniega svaru, kas mainās virs tiem.

Taču šie momentuzņēmumi bieži vien nesniedz precīzu priekšstatu par šīm plašajām augstkalnu ūdensšķirtnēm. Dažos gados aptuvenais ūdens daudzums, kas galu galā sasniedz rezervuārus, piemēram, Hetch Hetchy sistēmu, kas apkalpo gandrīz trīs miljonus klientu Sanfrancisko, var samazināties pat par 40 procentiem. Tas ir plus vai mīnus desmitiem miljardu galonu ūdens.

Bet pēc piecu gadu darbības ļoti mitriem, ļoti sausiem un vidējiem gadiem NASA programmas kļūdu līmenis ir vidēji aptuveni 2 procenti, saka Painter.

Viņš saka, ka tā ir visprecīzākā sniega segas aptauja, kas jebkad veikta.

Mērīšana no kosmosa

Līdz šim NASA ASO programma, kas pāriet no izmēģinājuma uz darbības fāzi, ir aptvērusi tikai aptuveni trešo daļu no Sjerras. Taču NASA, Kalifornijas Ūdens resursu departaments un vairāki ūdens apgabali cenšas to paplašināt visā Kalifornijā. Tam būtu nepieciešamas papildu lidmašīnas, telpas un vairāku miljonu ikgadējais finansējums. Friant Water Authority un citu ūdens apgabalu pārstāvji ir diskutējuši ar likumdevējiem par naudas atvēlēšanu programmai.

Gleznotājs saka, ka NASA arī apspriež līdzīgus pasākumus Kolumbijas baseinā, kas stiepjas cauri Oregonai, Vašingtonai un Kanādai, un Kolorādo upes baseinā, kur viņi arī ir veikuši agrīnus apsekojumu lidojumus.

Saistīts stāsts Lawrence Livermore Lab arvien jaudīgākie klimata modeļi ir izskanējuši nopietnu brīdinājumu Kalifornijai.

NASA galvenie mērķi ir daudz augstāki. Godāras kosmosa lidojumu centrs Grīnbeltā, Merilendā, ir veicis virkni testu sniegotajos kalnos un plato ap Grand Mesa, Kolorādo. Daudzgadu pētniecības projekta mērķis, kas pazīstams kā SnowEx , ir noteikt, kāda sensoru un metožu kombinācija ļaus NASA izmērīt sniega un ūdens ekvivalentu no kosmosa.

Pašreizējie satelīti var noteikt tikai sniega apjomu kontinentos, nevis tajā esošā ūdens daudzumu.

Šie centieni varētu palīdzēt citiem reģioniem visā pasaulē, kas cīnās ar tādām pašām ūdens problēmām un neskaidrībām kā Kalifornijā. Tas varētu arī sniegt datus par planētas mainīgo atstarošanas spēju, paaugstinoties temperatūrai un uzkrājoties mazāk sniegam, sniedzot ieskatu būtiskā klimata pārmaiņu atgriezeniskās saites mehānismā.

Mums ir vajadzīga satelītu misija, kas spēj izmērīt sniegu visā pasaulē, sacīja SnowEx projekta zinātnieka vietnieks Charles Gatebe. Meklējam instrumentus.

Grūti pielāgoties

Bet galu galā vairāk un labāka informācija var darīt tikai tik daudz.

Ja nokrišņu raksturs mainīsies tik daudz, kā prognozē Swain pētījums, situācija prasīs daudz lielākas izmaiņas Kalifornijas ūdens infrastruktūrā un praksē. Un pielāgoties jaunai normai ir grūti, ja šī jaunā norma ir nepastāvība.

Proti, daži apgalvo, ka arvien lielāka un lielāka sausuma gadījumā valstij būs jābūvē papildu rezervuāri. Bet tas pats pasākums palielinātu plūdu risku mitros gados, jo baseinus plūst spēcīgas lietusgāzes.

Citi Kalifornijas ūdenssaimniecības eksperti uzskata, ka štatam būs jāizstrādā daudz elastīgāka sistēma, vairāk balstoties uz dabiskām palieņu līdzenumiem un ūdens nesējslāņiem, nevis cilvēku radītiem rezervuāriem. Lai aizsargātu kopienas un transportētu ūdeni, tam būs nepieciešama pilnīgi atšķirīga infrastruktūra, iespējams, ieskaitot dambjus, cauruļvadus un kanālus.

Tas var būt visdaudzsološākais veids, kā mazināt risku, saka Swain. Bet godīgi sakot, tas būs grūts izaicinājums. Būs grūti pielāgoties.

paslēpties

Faktiskās Tehnoloģijas

Kategorija

Bez Kategorijas

Tehnoloģija

Biotehnoloģija

Tehniskā Politika

Klimata Izmaiņas

Cilvēki Un Tehnoloģijas

Silikona Ieleja

Datortehnika

Žurnāls Mit News

Mākslīgais Intelekts

Kosmoss

Gudrās Pilsētas

Blockchain

Funkcijas Stāsts

Absolventu Profils

Absolventu Savienojums

Mit News Funkcija

1865. Gads

Mans Skats

77 Mass Ave

Iepazīstieties Ar Autoru

Profili Dāsnumā

Redzēts Universitātes Pilsētiņā

Absolventu Vēstules

Jaunumi

2020. Gada Vēlēšanas

Ar Indeksu

Zem Kupola

Ugunsdzēsības Šļūtene

Bezgalīgi Stāsti

Pandēmijas Tehnoloģiju Projekts

No Prezidenta

Vāka Stāsts

Foto Galerija

Ieteicams