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La humedad del suelo ejerce una retroalimentación negativa sobre la disponibilidad de agua superficial en las tierras secas: estudio

Noticias sorprendentes: las tierras secas no se están secando más
Un ecosistema de tierras secas en el norte de California muestra una disminución de la humedad del suelo, pero pocos cambios en la disponibilidad de agua superficial. Crédito: Columbia Engineering

Los científicos han pensado que el calentamiento global aumentará la disponibilidad de agua superficial —recursos de agua dulce generados por la precipitación menos la evapotranspiración— en las regiones húmedas y disminuirá la disponibilidad de agua en las regiones secas. 


por la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia


Esta expectativa se basa principalmente en procesos termodinámicos atmosféricos. A medida que aumenta la temperatura del aire, se evapora más agua desde el océano y la tierra. Debido a que el aire más cálido puede contener más vapor de agua que el aire seco, se espera que una atmósfera más húmeda amplifique el patrón existente de disponibilidad de agua, provocando las respuestas atmosféricas de «seco-se-seca-más-húmedo-se-moja» al calentamiento global.

Un equipo de ingeniería de Columbia dirigido por Pierre Gentine, Maurice Ewing y J. Lamar Worzel, profesor de ingeniería ambiental y de la tierra y afiliado al Earth Institute, se preguntó por qué las predicciones de modelos climáticos acoplados no proyectan respuestas significativas de «sequedad, sequedad» sobre las tierras secas. áreas tropicales y templadas con un índice de aridez de menos de 0,65, incluso cuando los investigadores utilizan el escenario de calentamiento global de altas emisiones . Sha Zhou, becario postdoctoral en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty y el Instituto de la Tierra que estudia las interacciones tierra-atmósfera y el ciclo global del agua, pensó que la retroalimentación de la humedad del suelo y la atmósfera podría desempeñar un papel importante en las predicciones futuras de la disponibilidad de agua en las tierras secas.

El nuevo estudio, publicado hoy por Nature Climate Change , es el primero en mostrar la importancia de los cambios de humedad del suelo a largo plazo y las reacciones asociadas entre la humedad del suelo y la atmósfera en estas predicciones. Los investigadores identificaron una regulación de la humedad del suelo a largo plazo de la circulación atmosférica y el transporte de humedad que mejora en gran medida la disminución potencial de la disponibilidad futura de agua en las tierras secas, más allá de lo esperado en ausencia de retroalimentación de la humedad del suelo.

«Estas retroalimentaciones juegan un papel más importante de lo que se cree en los cambios de agua superficial a largo plazo», dice Zhou. «Dado que las variaciones de la humedad del suelo afectan negativamente la disponibilidad de agua, esta retroalimentación negativa también podría reducir parcialmente los aumentos provocados por el calentamiento en las magnitudes y frecuencias de eventos hidroclimáticos extremadamente altos y extremadamente bajos, como sequías e inundaciones. Sin la retroalimentación negativa , podríamos experimentar más sequías e inundaciones frecuentes y más extremas «.

El equipo combinó un experimento de acoplamiento tierra-atmósfera multimodelo único e idealizado con un enfoque estadístico novedoso que desarrollaron para el estudio. Luego aplicaron el algoritmo en observaciones para examinar el papel crítico de la retroalimentación de la humedad del suelo y la atmósfera en los cambios futuros de disponibilidad de agua en las tierras secas, y para investigar los mecanismos termodinámicos y dinámicos que sustentan los cambios futuros de disponibilidad de agua debido a estas retroalimentaciones.

Encontraron, en respuesta al calentamiento global, fuertes disminuciones en la disponibilidad de agua superficial (precipitación menos evaporación, PE) en regiones secas sobre océanos, pero solo una ligera disminución de PE en tierras secas. Zhou sospechaba que este fenómeno está asociado con procesos tierra-atmósfera. «En las tierras secas, se prevé que la humedad del suelo disminuya sustancialmente con el cambio climático», explica. «Los cambios en la humedad del suelo afectarían aún más los procesos atmosféricos y el ciclo del agua».

Se espera que el calentamiento global reduzca la disponibilidad de agua y, por lo tanto, la humedad del suelo en las tierras secas. Pero este nuevo estudio encontró que el secado de la humedad del suelo en realidad retroalimenta negativamente la disponibilidad de agua: la disminución de la humedad del suelo reduce la evapotranspiración y el enfriamiento por evaporación, y mejora el calentamiento de la superficie en las tierras secas en relación con las regiones húmedas y el océano. El contraste entre el calentamiento terrestre y el océano fortalece las diferencias de presión del aire entre el océano y la tierra, lo que genera un mayor viento y transporte de vapor de agua del océano a la tierra.

«Nuestro trabajo encuentra que las predicciones de la humedad del suelo y las reacciones atmosféricas asociadas son muy variables y dependen del modelo», dice Gentine. «Este estudio pone de relieve la necesidad urgente de mejorar las predicciones futuras de humedad del suelo y representar con precisión el suelo la humedad evaluaciones -atmosphere en modelos, que son fundamentales para proporcionar predicciones fiables de la disponibilidad de agua para obtener mejores tierras secas de agua gestión de los recursos.»


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