Миссия по активному пассивному контролю влажности почвы (SMAP) будет следить за ключевым показателем нашей водной планеты: как пресная вода циркулирует по поверхности земли в форме влажности почвы. Миссия создаст самые точные глобальные карты с самым высоким разрешением, когда-либо полученные из космоса, с указанием влажности, присутствующей в верхних 2 дюймах (5 сантиметрах) почвы Земли. Он также обнаружит и отобразит, замерзла или оттаивает земля. Эти данные будут использоваться для углубления понимания учеными процессов, связывающих водные, энергетические и углеродные циклы Земли.
«Благодаря данным SMAP ученые и лица, принимающие решения по всему миру, будут лучше оснащены, чтобы понять, как Земля работает как система и как влажность почвы влияет на множество видов деятельности человека, от наводнений и засух до прогнозов погоды и урожайности», — сказала Кристин. Бонниксен, руководитель программы SMAP в отделе наук о Земле Управления научных миссий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Глобальные измерения влажности почвы SMAP предоставят новые возможности для улучшения нашего понимания климата Земли».В глобальном масштабе влажность почвы колеблется от трех до пяти процентов в пустынных и засушливых регионах и от 40 до 50 процентов в насыщенных почвах. Как правило, количество зависит от таких факторов, как характер осадков, топография, растительный покров и состав почвы.
В земле не хватает датчиков, чтобы составить карту изменчивости глобальной влажности почвы на уровне детализации, необходимом для ученых и лиц, принимающих решения. Из космоса SMAP будет создавать глобальные карты с разрешением 6 миль (10 километров) каждые два-три дня.Исследователи хотят лучше измерить влажность почвы и ее состояние при замерзании / оттаивании по многим причинам.
Растения и сельскохозяйственные культуры черпают воду из почвы через корни для роста. Если влажность почвы недостаточна, растения не могут расти, что со временем может привести к снижению урожайности. Кроме того, энергия солнца испаряет влагу из почвы, тем самым охлаждая температуру поверхности, а также повышая влажность в атмосфере, что способствует более легкому образованию облаков и осадков.
Таким образом, влажность почвы оказывает значительное влияние как на краткосрочную региональную погоду, так и на долгосрочный глобальный климат.Летом растения в северных бореальных регионах Земли — лесах, растущих в высоких северных широтах Земли — поглощают углекислый газ из воздуха и используют его для роста, но бездействуют в период зимних морозов. При прочих равных условиях, чем длиннее вегетационный период, тем больше углерода поглощают растения и тем эффективнее леса удаляют углекислый газ из воздуха. Поскольку начало вегетационного периода отмечается таянием и повторным замерзанием воды в почвах, картографирование состояния замерзания / оттаивания почв с помощью SMAP поможет ученым более точно определить, сколько углерода растения удаляют из атмосферы каждый год.
Эта информация приведет к более точным оценкам баланса углерода в атмосфере и, следовательно, к лучшим оценкам будущего глобального потепления.Данные SMAP повысят нашу уверенность в прогнозах того, как круговорот воды на Земле будет реагировать на изменение климата.«Оценка будущих изменений в доступности воды в регионе, возможно, является одной из величайших экологических проблем, стоящих сегодня перед миром», — сказала Дара Энтехаби, руководитель научной группы SMAP в Массачусетском технологическом институте в Кембридже. «Современные компьютерные модели расходятся во мнениях относительно того, как круговорот воды — осадки, облака, испарение, сток, доступность почвенной воды — будет увеличиваться или уменьшаться с течением времени и в различных регионах по мере потепления нашего мира.
Данные о влажности почвы с более высоким разрешением SMAP улучшат модели, используемые для ежедневных прогнозов погоды и долгосрочных прогнозов климата ».SMAP также расширит наши возможности по мониторингу засух, прогнозированию наводнений и смягчению связанных с ними последствий этих экстремальных явлений. Это позволит отслеживать региональный дефицит влаги в почве и внесет важный вклад в системы мониторинга засухи и раннего предупреждения, используемые распорядителями ресурсов.
Наблюдения миссии за влажностью почвы с высоким разрешением улучшат предупреждения о наводнениях, предоставив информацию об условиях насыщения почвы перед ливнями.Два передовых инструмента SMAP работают вместе для создания карт влажности почвы. Его активный радар работает так же, как фотовспышка, но вместо того, чтобы передавать видимый свет, он передает микроволновые импульсы, которые проходят через облака и умеренный растительный покров на землю, и измеряет, какая часть этого сигнала отражается обратно. Его пассивный радиометр работает как камера естественного света, улавливая излучаемое микроволновое излучение без передачи импульса.
Однако, в отличие от традиционных камер, изображения SMAP находятся в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра, который невидим невооруженным глазом. Микроволновое излучение чувствительно к тому, сколько влаги содержится в почве.
Оба инструмента имеют большую и легкую рефлекторную антенну, которая будет разворачиваться на орбите, как распустившийся цветок, а затем вращаться со скоростью около 14 оборотов в минуту. Антенна позволит инструментам собирать данные в полосе обзора 621 мили (1000 километров), обеспечивая глобальное покрытие каждые два-три дня.
Измерения радиометра SMAP расширяют и расширяют измерения влажности почвы, которые в настоящее время выполняются миссией Европейского космического агентства Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS), запущенной в 2009 году. С добавлением радарного прибора измерения влажности почвы SMAP смогут различать более тонкие особенности на земля.SMAP будет запущен с базы ВВС Ванденберг на ракете United Launch Alliance Delta II и выйдет на околополярную орбиту на высоте 426 миль (685 километров), которая повторяется ровно каждые восемь дней.
Миссия рассчитана на работу не менее трех лет.SMAP управляется для Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне Лабораторией реактивного движения агентства в Пасадене, штат Калифорния, с приборным оборудованием и научным вкладом, предоставленным Центром космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
JPL отвечает за управление проектами, системную инженерию, радиолокационную аппаратуру, выполнение задач и наземную систему данных. Годдард отвечает за прибор-радиометр. Оба центра сотрудничают в области обработки и доставки научных данных в спутниковую базу Аляски в Фэрбенксе и в Национальный центр данных по снегу и льду в Университете Колорадо в Боулдере для публичного распространения и архивирования. Программа NASA Launch Services в Космическом центре Кеннеди во Флориде отвечает за управление запусками.
Лаборатория реактивного движения управляется для НАСА Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене.Для получения дополнительной информации о миссии Soil Moisture Active Passive посетите:http://www.nasa.gov/smapа такжеhttp://smap.jpl.nasa.govSMAP станет пятой миссией НАСА по науке о Земле, запущенной за 12-месячный период. НАСА следит за жизненно важными показателями Земли с земли, воздуха и космоса с помощью флота спутников и амбициозных воздушных и наземных наблюдательных кампаний.
НАСА разрабатывает новые способы наблюдения и изучения взаимосвязанных природных систем Земли с помощью долгосрочных записей данных и инструментов компьютерного анализа, чтобы лучше понять, как меняется наша планета.Для получения дополнительной информации о деятельности НАСА в области наук о Земле посетите:http://www.nasa.gov/earthrightnow