آب یک مشکل پیچیده بر روی زمین است که در برخی از نقاط کره زمین وضعیت آن بسیار بحرانی است. ناسا به همراه شریک بین‌المللی خود در حال ردیابی و اکتشاف جریان‌های جدید آب در سراسر دنیا هستند و امیدوارند که با این کار، دسترسی انسان‌ها به آب بهبود پیدا کند.
در این بین ماهواره‌ها در مطالعه بر روی چگونگی تبدیل و جابجایی آب در چرخه حیاتش نقش بسزائی دارد.
در بعضی نقاط آب از اقیانوس‌های گرم در مناطق استوایی تبخیر و در قالب ابر متراکم شده و سپس بصورت باران و یا برف دوباره به زمین بازمی‌گردد. این آب ممکن است در دریاچه یا رودخانه و یا بصورت یخ و برف باقی بماند. همچنین پس از تبخیر، می‌تواند وارد اتمسفر شده و یا بصورت شبنم به زمین فرود آید، خاک را مرطوب یا وارد سفره‌های آب زیرزمینی شود.
طبق گفته جراد انتین، مدیر برنامه آب‌شناسی زمینی در بخش علوم زمینی ناسا در واشنگتن دی.سی.، آب شیرین برای انسان بسیار مهم و حیاتی است و اهمیت و کاربرد دیگر آن که قابل رویت با چشم نیست، انتقال گرمای زمین از سطح آن در سیستم آب و هوایی زمین است. امروزه با استفاده از ماهواره‌ها و داده‌های آن‌ها، پیشرفت چشمگیری در زمینه بدست آوردن اطلاعات دقیق موردنیاز برای تصمیمات آب‌های محلی و دید و آگاهی بهتر راجع به تغییرات اقلیمی و آب و هوایی داشته‌ایم.
ناسا از چند برنامه مدیریتی آب برای جوامع مختلف پشتیبانی می‌کند. برای نمونه اداره کاربرد آب ناحیه غربی بر روی تمامی نواحی غربی امریکا نظارت دارد و بر روی ردیابی اثرات خشکسالی بویژه بر روی کشاورزی و تامین آب کار می‌کند.
در بخش بین‌المللی، ناسا با همکاری آژانس توسعه بین‌المللی بر روی تامین داده‌های ماهواره‌ای، ابزارهای محاسباتی و آموزش و یادگیری برنامه SERVIR فعالیت می‌کند. این برنامه بشدت برای شرکای آفریقایی مهم و حیاتی است و پیش‌بینی‌های دقیق‌تر و بهتری از سیلاب‌ها در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد و دانش آن‌ها درباره چگونگی تغییرات اقلیمی و تغییر قالب‌های برفی در هیمالیا را در خلال سایر برنامه‌ها ارتقا می‌دهد.
آب یخ‌زده مانند آب مایع بسیار مهم است و به همین دلیل است که ناسا بر روی وضعیت برف‌ها نیز نظارت می‌کند. برنامه مشترک هوابرد مشاهدات برفی ناسا با بخش منابع آبی کالیفرنیا نیز در این راستا تعریف شده است. در این برنامه، اطلاعات تحقیقاتی و نظارتی توسط ابزارهای اندازه‌گیری نصب شده بر روی هواپیما جمع‌آوری می‌شود. این دستگاه‌ها میزان آب ذخیره شده بصورت برف را در نواحی غربی امریکا شناسایی و اندازه‌گیری می‌کند. اینگونه نظارت، اطلاعات مفیدی درباره زمان ذوب برف‌های در فصل بهار در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.
یکی دیگر از برنامه‌های تحقیقاتی در زمینه برف، SnowEx است که میزان برف کوه‌های راکی در کلرادو را بوسیله ابزارهایی نظیر سنسورهای سنجشی بر روی پلتفرم هواپیما و یا ماهواره اندازه‌گیری می‌کند. متخصصان ناسا امیدوار هستند که یک ماهواره جامع و مخصوص برای سنجش و اندازه‌گیری برف طراحی کنند که جمع‌آوری داده‌های زمینی را کاهش دهد.
همچنین ناسا می‌تواند پیش‌بینی کند که در اثر جایجایی، بارندگی‌ها چند ساعت دیگر به سایر نقاط در دنیا می‌رسد و میزان آن نیز چقدر خواهد بود. این اطلاعات نشان‌دهنده آن است که آب‌های شیرین چگونه در سراسر دنیا جابجا می‌شوند. در برخی موارد این اطلاعات تنها بوسیله دانشمندان با اندازه‌گیری رطوبت خاک قابل دسترسی خواهد بود.
در آخر، ماهواره‌های ناسا که بر روی میدان جاذبه زمین نظارت می‌کنند، نشان داده است که منابع زیرزمینی آبی مخفی شده بر روی زمین وجود دارد. بنا به گزارش ناسا، یک سوم از ۳۷ سفره‌های زیرزمینی بزرگ دنیا توسط انسان تحت فشار کشاورزی قرار دارد و یا با اهدافی دیگر مورد استفاده قرار گرفتند. نمونه‌ای از این سفره‌های آب زیرزمینی در دره مرکزی کالیفرنیا، شمال غرب هند و پاکستان و عربستان واقع شده است. اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر از میزان آب‌های زیرزمینی به مدیریت منابع آبی و استفاده کارآمدتر آن کمک خواهد کرد.