Under 2018, NASA kommer att intensifiera sitt fokus på en av de mest kritiska men avlägsna delarna av vår föränderliga planet med lanseringen av två nya satellituppdrag och en rad luftburna kampanjer.

Rymdorganisationen lanserar dessa uppdrag vid en tidpunkt då årtionden av observationer från marken, luft och rymden har avslöjat tecken på förändring i jordens inlandsisar, havs is, glaciärer, snötäcke och permafrost. Kollektivt, forskare kallar dessa frusna områden på vår planet för "kryosfären".

Pågående förändringar med kryosfären, medan de ofta förekommer i avlägsna regioner, har effekter på människor över hela världen:höjning av havsnivån påverkar kustlinjer globalt, mer än en miljard människor är beroende av vatten från snöpackning, och den minskande havsisen som täcker Ishavet spelar en betydande roll i jordens klimat- och vädermönster.

I vår, NASA och det tyska forskningscentret för geovetenskap är planerade att starta uppdraget Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO), tvillingsatelliter som kommer att fortsätta det ursprungliga GRACE-uppdragets arv av att spåra fluktuationer i jordens gravitationsfält för att upptäcka förändringar i massa, inklusive massan av inlandsisar och akviferer.

Denna höst, NASA kommer att lansera isen, Moln, och landhöjdsatellit-2 (ICESat-2), som kommer att använda ett mycket avancerat laserinstrument för att mäta den förändrade höjden av is runt om i världen, ger en vy av höjden på jordens is med större detalj än tidigare möjligt.

Tillsammans kommer de två uppdragen att göra avgörande, kompletterande mätningar av jordens glaciärer och inlandsisar. Båda uppdragen kommer också att göra andra viktiga observationer:t.ex. GRACE-FO kommer att mäta grundvattenreserver och djupa havsströmmar; ICESat-2 kommer att mäta havsisens tjocklek och vegetationshöjd.

I år kommer också att fortsätta två stora kryosfärsflyg- och fältkampanjer:Operation IceBridge, som har gett en flerdimensionell bild av Grönland, Antarktis och havsis sedan 2009, och hav som smälter Grönland, som är fokuserad på samspelet mellan havsvatten och Grönlands glaciärer som slutar i havet. Båda kampanjerna inleddes med Grönland i mars.

Delar av jordens kryosfär levererar livsuppehållande vatten till mer än en miljard människor runt om i världen, och NASA-observationer kommer att hjälpa människor att hantera den naturresursen. NASA har använt luftburna vetenskapsinstrument som Airborne Snow Observatory och SnowEx-fältkampanjen i västra USA för att bättre förstå och bättre mäta hur mycket vatten som hålls i snötäcket, ett kritiskt faktum för denna region där en av sex personer är beroende av snöpackning för vatten. NASA är också involverad i en internationell satsning som kallas High Mountain Asia Project, som försöker förstå hur klimatförändringarna påverkar glaciärer i Himalaya och vattenresurser för mer än 1 miljard människor i regionen.

GRACE-FO och ICESat-2 kommer att använda radikalt olika tekniker för att observera hur de massiva inlandsisarna på Grönland och Antarktis förändras över tid och hur mycket de bidrar till havsnivåhöjningen. Länge tänkt att vara långsam och stabil, vissa regioner av båda inlandsisarna har snabbt förlorat is under de senaste decennierna, bidrar till en nyligen upptäckt acceleration i den globala havsnivåhöjningen i förhållande till 1900-talets takt. Baserat på datorsimuleringar, den globala havsnivån kan vara allt från 1 till 4 fot högre år 2100 än under det första decenniet av detta århundrade.

GRACE-FO upptäcker förändringar i jordens gravitation över tid för att avslöja hur fördelningen av massan i jordsystemet förändras. Dessa observationer ger avgörande information om hur stora isområden beter sig, såsom den accelererande massaförlusten från Västantarktis och de långsammare ökningarna i Östra Antarktis. ICESat-2:s laserinstrument kan mäta hastigheten för istäckets höjdförändring under loppet av ett år till inom två tiondelar av en tum (0,4 centimeter), gör det möjligt för forskare att se när och var isen växer sig tjockare när snö samlas, eller blir tunnare av att smälta.

NASA:s uppdrag i att undersöka vår hemplanet är att använda rymdens utsiktspunkt för att förstå hur jorden fungerar som ett system, och hur de olika komponenterna – havet, landa, atmosfär, biosfär och kryosfär - interagerar och påverkar varandra. NASA:s olika luftburna och markbaserade forskning syftar också till att ge en mer detaljerad bild av inte bara inlandsisarna på Grönland och Antarktis utan även de andra komponenterna i kryosfären:havsis, snötäcke, permafrost och glaciärer. Under decennier, NASA och andra forskare har satt ihop en bild av hur dessa olika aspekter av jordsystemet samverkar. Årtionden av observationer och analyser avslöjar betydande förändringstrender.

Sommartid havsis i Ishavet täcker nu rutinmässigt omkring 40 procent mindre yta än den gjorde i slutet av 1970-talet, när kontinuerliga satellitobservationer började. Denna typ av betydande förändring kan öka uppvärmningshastigheten som redan pågår, påverka ytterligare havsisförlust i Arktis, och ändra sjöfartens tillträde till Ishavet. ICESat-2 kommer att öka vår förståelse av arktisk havsis genom att mäta havsisens tjocklek från rymden, ge forskarna mer fullständig information om volymen av havsis i de arktiska och södra haven.

NASA-forskning visar att permafrost - permanent frusen mark i Arktis som innehåller värmefångande gaser som metan och koldioxid - tinar i snabbare takt nu än vad forskare har observerat tidigare. Genom luftburen och fältforskning om uppdrag som Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment (CARVE) och Arctic-Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE), NASA-forskare försöker förbättra mätningarna av denna trend för att bättre förutsäga dess inverkan globalt. Både CARVE och vissa aspekter av ABoVE är inriktade på att förbättra mätningarna av hur mycket koldioxid och metan som släpps ut från arktiska jordar.