Впервые учёные использовали GPS для того, чтобы оценить общую массу зимнего снежного покрова и определить влажность почвы в Сьерра-Неваде — горной системе, проходящей практически через всю восточную часть штата Калифорния. Новые результаты дополняют прочие спутниковые измерения и позволяют в реальных условиях проверить результативность компьютерных моделей, используемых для оценки влажности и массы снежных покровов в горах.
Команда исследователей во главе с Donald Argus из Лаборатории реактивного движения изучила данные, собранные посредством GPS в 1069 различных участках в Калифорнии, Неваде, Орегоне и Вашингтоне, начиная с 2006 года. Для каждого из участков исследователи составили диаграмму усреднённых различий в уровне земли на период с 1 октября (окончание «сухого» сезона) по 1 апреля для каждого года. Выбор этого временного периода не случаен, так как снежный покров с октября по апрель достигает наибольшей массы. Благодаря этим данным, учёные смогли установить, сколько воды необходимо для того, чтобы создать наблюдаемые изменения в уровнях высоты.
В среднем ежегодное изменение в водном «весе» между летом и зимой в горах Сьерра-Невада (Калифорния) и Кламат (горный хребет на границе между Калифорнией и Орегоном) составляет порядка 2 футов (0,6 метров) воды.
«Водные» данные GPS могут помочь руководителям организаций, специализирующихся на управлении водными ресурсами, производить оценку водных ресурсов, доступных по окончанию зимы, и прогнозировать начало наступление пожароопасных периодов. Такие данные выступают великолепным дополнением к информации, получаемой в ходе бортовых и космических полётов, цель которых заключается в измерении и анализе водного цикла. К ним относятся Airborne Snow Observatory и Gravity Recovery and Climate Experiment.
По словам Argus, исследователи догадывались, что колебания в данных GPS могли быть связаны с «весом» воды, тем не менее впервые удалось определить её объем. Результаты проведенного исследования были недавно представлены в журнале «Geophysical Research Letters». Соавторами публикации выступили Yuning Fu и Felix Landerer из Лаборатории реактивного движения.
Приемники GPS, используемые для проведения научных исследований, более точные, чем коммерческие модели, которые можно найти в салонах автомобилей и в рюкзаках туристов. Эти научные приемники могут измерять изменения в расстояниях, равные нескольким миллиметрам.
В рамках нового исследования учёные использовали в своих интересах тот факт, что Земля «оседает» под весом воды, подобно тому, как проседает матрас под весом человека во время сна. Тем не менее, «проседание» ограничено и характеризуется локализованным характером. Так, при оседании земли под весом снежных покровов, снижение уровня земли может быть замечено в радиусе примерно 65-80 км. Приемники GPS контролируют местоположение и степень проседания земли в зимний период и её «восстановления» летом.
Argus отмечает, что точность нового измерения была обеспечена плотностью сети GPS. По его словам, пространственное разрешение GPS ограничено исключительно расстоянием до пунктов наблюдений. В Калифорнии установлено очень много GPS-станций, которые были помещены туда в связи с землетрясениями, ввиду этого удалось добиться разрешения в 100 км, отмечает исследователь.
Учёные сравнили полученные данные с моделями, обнаружив, что широко используемая модель NASA North American Land Data Assimilation System (NOAH) переоценивает зимнюю аккумуляцию воды в Сьерра-Невада примерно на 50%.
