Grâce à la technologie née de la NASA (et aux lasers), l’Utah obtient un aperçu précis de son manteau neigeux

Une nouvelle méthode de relevé de la neige issue de la NASA survole l’Utah pour la première fois cette année.

Les fondateurs d’Airborne Snow Observatories, dont le directeur technique Jeff Deems, ont développé la technologie alors qu’ils travaillaient au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en 2010 avant de devenir une entreprise privée en 2019.

Les avions naviguant à une altitude de 25 000 pieds scrutent le sol enneigé avec un réseau de lasers large de plusieurs kilomètres.

“Nous volons d’avant en arrière – essentiellement en tondant la pelouse, selon le modèle – de sorte que chacune de ces bandes de données se chevauchent”, a déclaré Deems.

Airborne a lancé son premier vol dans l’Utah en mars au-dessus des pentes sud des montagnes Uinta, où, selon lui, cela peut prendre plus de quatre heures pour couvrir toute la zone.

L’idée est de capturer une image plus précise et plus complète de la quantité de neige dans les montagnes de l’Utah, qui éclairera ensuite les prévisions, les modèles informatiques et, à terme, les gestionnaires locaux de l’eau. Disposer de données détaillées – et d’une plus grande confiance en celles-ci – peut être d’une grande aide lorsqu’ils prennent des décisions sur la manière d’utiliser ou de conserver leurs fournitures, a-t-il déclaré.

Cela est particulièrement vrai dans un État sec et en croissance rapide comme l’Utah, où 95 % de l’approvisionnement en eau provient du manteau neigeux et où de grandes sources d’eau comme le Grand Lac Salé et le fleuve Colorado sont confrontées à des défis croissants.

“La technologie s’est réunie – et l’opportunité à la NASA s’est présentée – au même moment où nos ressources en eau subissent une forte diminution, non seulement à cause de la population mais aussi à cause du changement climatique”, a déclaré Tom, co-fondateur et PDG d’Airborne. dit le peintre.

L’avion est équipé de LiDAR, que Painter a décrit comme des pointeurs laser à haute altitude dirigés vers la Terre. Ils se téléportent, touchent la surface et renvoient une réponse indiquant à quelle distance se trouve cette surface. Étant donné qu’Airborne a déjà cartographié la même zone sans neige lors d’un vol précédent, ils sont en mesure de prendre la différence entre ces deux altitudes pour déterminer la profondeur de la neige. Ils utilisent ensuite la modélisation de la densité de la neige pour déterminer l’équivalent en eau de la neige, une mesure de la quantité d’eau qu’elle contient.

La grande différence entre cette méthode et les méthodes traditionnelles de relevé de la neige réside dans le fait que les lasers ratissent un large filet.

“Pendant des années, nous avons été obligés d’imaginer comment le manteau neigeux des montagnes évolue à travers le paysage”, a déclaré Deems. « Maintenant, grâce à cette nouvelle approche, nous pouvons réellement voir à quoi ressemble le manteau neigeux à très haute résolution. Nous mesurons l’épaisseur de la neige tous les 10 pieds, partout dans le paysage.

Chaque impulsion de lumière laser à la vitesse de la nanoseconde se propage à mesure qu’elle s’approche de la Terre, a déclaré Deems. Ainsi, au moment où il heurte un arbre, un rocher ou une congère, son diamètre peut atteindre quelques pieds. Cela signifie que même dans les montagnes densément boisées, une partie de l’empreinte du laser traversera la neige. Cela signifie également que cette technologie pourrait être utile pour surveiller la santé d’une forêt ou son rétablissement après un incendie de forêt, a-t-il déclaré.

Les avions sont également équipés de spectromètres, qui mesurent la manière dont la lumière du soleil est réfléchie par la surface. C’est essentiel, a déclaré Painter, car lorsque la neige est sombre – comme lorsque la poussière souffle pour la recouvrir – elle absorbe beaucoup plus d’énergie du soleil et fond plus rapidement.

« Dans les endroits où il y a d’importants dépôts de poussière, la rapidité avec laquelle les rivières remontent après la fonte des neiges dépend davantage du degré de saleté ou de propreté de la neige. Et peu importe la chaleur ou la fraîcheur du printemps.

Les données des premiers travaux d’Airborne dans l’Utah sont déjà utilisées par les décideurs locaux, comme Rachel Musil, responsable de l’approvisionnement en eau au Central Utah Water Conservancy District.

“Je le vois comme un moyen essentiel pour nous de pouvoir prévoir ce dont nous avons besoin pour planifier l’atténuation de la sécheresse… afin que nous puissions avancer vers des moyens de libérer de l’eau afin que nous ayons un approvisionnement en eau du fleuve Colorado”, a-t-elle déclaré.

Cela peut également contribuer à prévenir les inondations.

Grâce à deux hivers humides, le réservoir Strawberry dans le comté de Wasatch est presque plein. Le district a pu maintenir ses niveaux d’eau à un niveau élevé, a déclaré Musil, en partie grâce aux données d’Airborne. En l’intégrant aux modèles de prévision du ruissellement du district, elle a déclaré qu’ils avaient une meilleure idée de la quantité d’eau qui s’écoulait à mesure que la neige fondait et donc de la quantité qu’ils devaient libérer du réservoir.

Traditionnellement, les données sur le manteau neigeux et les prévisions de ruissellement proviennent de capteurs au sol, comme les dizaines de sites SNOTEL à travers l’État gérés par le programme d’enquête sur la neige de l’Utah. Mais cela laisse quelques lacunes dans le tableau d’ensemble.

« La vision globale de l’ensemble du bassin nous permet de quantifier et de prévoir sur les cours d’eau ce que nous n’aurions généralement pas de prévision. [for]”, a déclaré Musil.

C’est l’un des principaux moyens par lesquels la méthode Airborne ajoute un niveau de détail aux données existantes sur le manteau neigeux de l’Utah, a-t-elle déclaré. Il mesure le manteau neigeux dans les zones qui se jettent dans des affluents plus petits – des endroits qui ne produisent généralement pas suffisamment d’eau pour nécessiter leur propre site SNOTEL, mais qui s’additionnent quand même. Les relevés aériens portent également sur des sites à basse altitude que les relevés traditionnels pourraient manquer.

Les deux méthodes ont des avantages et des inconvénients, dit-elle. Les levés aéroportés fournissent un aperçu complet de la neige sur l’ensemble d’un bassin, mais il ne s’agit que d’un instantané à partir du jour du vol. La méthode traditionnelle ne surveille qu’un nombre relativement restreint de points dans le bassin, mais elle fournit des données en continu chaque jour.

La méthode de cartographie aérienne dépend également des conditions atmosphériques. Les vols peuvent être retardés en raison de conditions météorologiques inattendues et peuvent avoir des difficultés si le temps est nuageux. Ainsi, les nouvelles données d’enquête ne remplacent pas les mesures sur le terrain, a-t-elle déclaré, mais fonctionnent en tandem. Les données des sites du SNOTEL permettent par exemple de confirmer les chiffres aériens.

Airborne a effectué son premier vol le 19 mars, un autre le 13 avril et vise un troisième pour mai, a-t-elle déclaré. Il s’agit de la première année d’un programme pilote de trois ans visant à voir dans quelle mesure les relevés aériens aident l’Utah et s’ils valent la peine de se poursuivre à l’avenir.

Mais les dirigeants de l’Utah semblent croire au potentiel de cette nouvelle méthode. Musil a déclaré que le district contribuerait à hauteur de 250 000 dollars pour amener le pilote aéroporté dans l’Utah, ainsi qu’à 650 000 dollars de la Colorado River Authority de l’Utah, à 100 000 dollars de la Division des ressources en eau de l’Utah et à une subvention d’un million de dollars du Bureau américain de réclamation. L’État étudie également la possibilité de demander à Airborne de réaliser une cartographie de vol similaire pour les zones qui se jettent dans le Grand Lac Salé, a-t-elle déclaré.

Si les enquêtes d’Airborne peuvent se combiner avec les mesures traditionnelles du manteau neigeux pour aider l’Utah à mieux comprendre la quantité d’eau dont il dispose, elle a déclaré que cela pourrait avoir un impact sur l’Utahn à travers l’État.

Son district supervise les réservoirs qui collectent l’eau coulant de l’Uintas et le système d’aqueducs et de tunnels qui détournent une partie de cette eau vers le front Wasatch pour l’usage de la ville. Au total, a-t-elle déclaré, le district apporte suffisamment d’eau du bassin du fleuve Colorado pour approvisionner 1,5 million de personnes sur le front Wasatch, de Payson à Provo jusqu’à la vallée du Jourdain du comté de Salt Lake.

“Chacune de ces villes reçoit de l’eau du fleuve Colorado qui provient de l’eau qui s’écoule du versant sud des montagnes Uinta que cette enquête mesure”, a-t-elle déclaré. “Les gens seraient surpris de la quantité d’eau du fleuve Colorado dont ils dépendent réellement dans leurs communautés.”