Att vatten står för cirka 71 % av jordens yta är allmänt känt. Vad är mindre känt, dock, är att denna vattenmassa ständigt omfördelas och att sådana förändringar kan vara ansvariga för översvämningar och torka. EGSIEM-projektet syftade till att integrera omfördelningen av denna massa i jordobservationsdataprodukter, för att hjälpa till att förutsäga dessa händelser.

Lanserades 2002, NASA:s Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) var först med att ge insikter om jordens globala vattencykel. Nu, ett konsortium av åtta organisationer har börjat använda dessa data för att visa att massomfördelningsprodukter kan öppna dörren till innovativa metoder för övervakning och prognos av översvämningar och torka.

"GRACE gjorde de tidsmässiga variationerna av miljömassa observerbara och vi har sett relaterade dataprodukter växa mogna under de senaste 16 åren. Nu när denna process är klar, andra uppdrag av GRACE-typ kan initieras. Dock, det fanns fortfarande en stor efterfrågan på konsoliderade produkter och för att förbättra tillgängligheten till data för icke-specialister, " förklarar prof Adrian Jäggi, koordinator för EGSIEM på uppdrag av universitetet i Bern.

Förutom, projektet syftade till att öka den tidsmässiga upplösningen från en månad, typiskt för GRACE-produkter, till en dag och att tillhandahålla gravitationsfältinformation inom fem dagar för tidskritiska tillämpningar. Poängen var att möjliggöra snabbare medvetenhet om potentiellt utvecklande hydrologiska extremer.

"För oss är ekvationen enkel:bättre kunskap ger bättre beslutsfattande och att förbereda sig för ett potentiellt hot är ofta billigare än att städa upp efter en fara, " Prof Jäggi förklarar. "Gravitations- och vattenmassaförändringar ger viktig kvantitativ information om förändringar i havsnivån, flodens utsläpp, grundvatten, snömassa, glaciärmassa, och polarisen massa. Med våra produkter, vi skulle kunna inrätta en tidig varningstjänst för översvämningsprognoser och övervakning av torka samt generera avancerade översvämningsvarningar. "

För att bättre förstå potentialen i deras produkter, projektgruppen undersökte historiska översvämnings- och torkahändelser och utvecklade relevanta indikatorer. Översvämningen som drabbade Namibia 2009, till exempel, dödade 131 människor och påverkade ytterligare 445 000 kraftigt. Studier visade att om människor hade blivit varnade 10 dagar tidigare, enbart detta skulle ha minskat antalet offer med cirka 57 %, och skadestånd inom det sociala, produktions- och infrastruktursektorerna med 58 %, 41 % respektive 35 %. EGSIEMs produkter och verktyg kan möjliggöra detta för massinducerade översvämningar.

Tre huvudtyper av produkter utvecklades:kombinerade globala gravitationsfältslösningar, gravitationsfältsprodukter och fuktighetsindex i närheten av realtid. Kombinerade globala gravitationsfältslösningar löste problemet med att användare tidigare behövde välja en dataprodukt från en av de fem till sex befintliga processcentra. EGSIEM förenade dessa lösningar och, genom att göra så, överträffade alla befintliga produkter på grund av bättre signal/brus-förhållanden.

Den nästan realtidsprodukt, å andra sidan, kan leverera data med en latens på högst 24 timmar i de flesta fall, Därigenom möjliggörs ett nytt utbud av nästan realtidsapplikationer för t.ex. översvämnings- och torkaövervakning. Till sist, väthetsindexet – som består av antingen månatliga eller dagliga globala kartor med en upplösning på en grad gånger en grad – kan identifiera massinducerade översvämningar och torka som inträffade tidigare och, genom att göra så, fördjupa förståelsen för de förhållanden som leder till sådana extrema händelser. Det möjliggör också enkel åtkomst och tolkning av gravitationsdata.

"Den här typen av produkt/information har inte använts tidigare, men dess potential är enorm. Förutom vetenskapligt intresse, det har en direkt inverkan på den allmänna säkerheten, som i nästan realtidsläge, uppgifterna indikerar direkt risken, säger prof Jäggi.

Med projektet nu avslutat, en händelse att titta på är definitivt lanseringen av GRACE-uppdragets efterföljare. "GRACE upphörde med sin verksamhet i juni 2017, vilket innebär att användargemenskapen för närvarande är blind för alla typer av massinducerade förändringar. Med lanseringen av GRACE Follow-On, för närvarande planerad till den 21 maj, 2018, vi kan tillhandahålla denna unika information till samhällen och allmänheten. Vi har precis börjat utforska potentialen hos våra dataprodukter men vi är övertygade om att de om fem till tio år från nu kommer att vara oumbärliga i övervakningen och prognoserna av jordsystemet, " avslutar Prof Jäggi.