Среди множества вкладов, внесенных GRACE:
GRACE зафиксировала в три раза больше массы льда, потерянной в полярных и горных регионах с момента первых измерений – следствие глобального потепления.
GRACE позволил измерить количество тепла, добавляемого к океану, и место для указанного тепла, которое остается в океане. GRACE предоставила подробные наблюдения, подтверждающие, что большая часть потепления происходит в верхних 2 000 метров океанов.
По данным GRACE, из 37 крупнейших наземных водоносных горизонтов 13 претерпели критическую потерю массы.
Эта потеря, вызванная как воздействием климата, так и антропогенным (антропогенным) воздействием, свидетельствует о сокращении доступности чистой пресной воды для потребления человеком.
Информация, полученная от GRACE, предоставляет важные данные для федерального агентства United States Daught Monitor и проливает свет на причины засухи и истощения водоносных горизонтов во всем мире, от Индии до Калифорнии.
GRACE, предназначенный для работы на орбите всего пять лет в рамках ограниченной экспериментальной миссии по измерению небольших изменений гравитационных полей Земли, проработал более 15 лет и предоставил беспрецедентное понимание наших глобальных водных ресурсов благодаря более точным измерениям потери полярного льда. для лучшего обзора океанских течений и повышения уровня мирового океана. Миссия была результатом сотрудничества НАСА и Немецкого аэрокосмического центра, и ее возглавляли исследователи из Центра космических исследований (CSR) инженерной школы Кокрелла в UT.
По словам Байрона Тэпли, почетного председателя столетнего юбилея Клэр Кокрелл Уильямс в Департаменте аэрокосмической техники и инженерной механики, основавшего Центр космических исследований, Техасский центр передовых вычислений (TACC) UT сыграл решающую роль в этом международном проекте за последние 15 лет. Исследования в UT в 1981 году, который был главным исследователем миссии GRACE.
"По мере роста спроса на научные результаты GRACE, способность TACC поддерживать эти требования росла. Это был плавный переход к гораздо более богатой среде отчетности », – сказал он.
Измеряя изменения массы, которые вызывают отклонения силы гравитации на различные системы Земли – водные системы, ледяные щиты, атмосферу, движения суши и т. Д., – спутники могут измерять небольшие изменения во взаимодействиях с земной системой.
«Контролируя физические компоненты динамической системы Земли в целом, GRACE обеспечивает переменный во времени и целостный обзор того, как взаимодействуют наши океаны, атмосфера и топография поверхности суши», – сказал Тэпли.
Система данных для миссии сильно распределена и требует значительного хранения данных и вычислений через международно распределенную сеть. Хотя окончательные данные для решений CSR создаются в TACC, в Германии значительные усилия прилагают Геофизический центр в Потсдаме и Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) в Пасадене, Калифорния. Окончательный анализ CSR в TACC начинается с передачи данных со спутников в центр сбора исходных данных в Германии.
Затем данные передаются в JPL, где первичные измерения преобразуются в геофизические измерения, состоящие из GPS, акселерометра, кватернионов ориентации и высокоточных межспутниковых измерений дальности, собранных каждым спутником в течение месячного периода наблюдений.
«Сбор информации от этого международного сообщества объединяется фундаментальными вычислительными возможностями и операционной философией в TACC, чтобы пройти сложный анализ данных, необходимый для получения меняющего парадигму взгляда на взаимодействия Земли», – сказал Тэпли.
Несмотря на то, что это рискованное предприятие, работающее с минимальным финансированием, миссия GRACE превзошла все ожидания и по-прежнему обеспечивает критически важный набор измерений.
«Концепция использования изменяющихся гравиметрических моделей на Земле в качестве средства для понимания основных изменений во взаимодействиях земной системы была предложена раньше», – сказал Тэпли. "Но мы были первыми, кто осуществил это на уровне измерения, который поддерживал потребности разнообразного сообщества ученых-геологов."
По словам Тэпли, одним из замечательных преимуществ работы с TACC является способность задавать вопросы, решения которых не были бы возможны до TACC, и способность отвечать на вопросы.
«В качестве примера, когда мы начали миссию GRACE, наши возможности изучали гравитационные модели, которые характеризовались примерно 5000 модельными параметрами, решение которых было получено примерно с интервалами анализа примерно в год. Сегодняшние спутниковые модели GRACE основаны примерно на 33 000 параметров, которые мы можем определять с дневным интервалом.
В ходе окончательного повторного анализа данных GRACE мы хотим расширить эту параметризацию до 4 000 000 параметров для средней модели. Взаимодействие с TACC всегда происходило в контексте: «Если ответ на значимый вопрос требует обширных вычислений, давайте найдем способ удовлетворить это требование», – сказал Тэпли.
Теперь, когда миссия GRACE Follow-On, в которой CSR будет продолжать играть роль, успешно стартовала, появилась возможность продолжить рекорд GRACE для второго многолетнего измерения изменений массы по всей системе Земли.
Инженеры и ученые ожидают, что более длительный интервал данных позволит им увидеть еще более четкую картину того, как климатические модели планеты ведут себя с течением времени.