El ciclo del agua aumenta en un mundo más cálido

La velocidad a la que las plantas y la superficie terrestre liberan humedad al aire ha aumentado a escala global entre 2003 y 2019. Estos procesos se conocen colectivamente como evapotranspiración, y un nuevo estudio de la NASA ha calculado su aumento utilizando observaciones de satélites de gravedad.

Al medir el cambio de masa de agua entre los océanos y los continentes, los investigadores determinaron que la tasa de aumento de la evapotranspiración es hasta dos veces mayor que las estimaciones anteriores. Esto es importante porque la evapotranspiración representa una rama crítica del ciclo global del agua, un ciclo que crea las condiciones para la vida en la tierra.

Si bien se sabe que un clima cálido debería aumentar la tasa de evapotranspiración, hasta ahora, las mediciones globales precisas han sido esquivas.

"Nuestro estudio encontró que la evapotranspiración ha aumentado en aproximadamente un 10% desde 2003, que es más de lo estimado anteriormente, y se debe principalmente al aumento de las temperaturas", dijo Madeleine Pascolini-Campbell, investigadora postdoctoral en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, quien dirigió el estudio. "Esperamos que esta información sobre el ciclo del agua ayude a informar mejor el desarrollo y la validación de los modelos climáticos".

Pero, ¿Cómo afecta la tasa de evapotranspiración al ciclo global del agua? A medida que la humedad de los océanos circula por la atmósfera, una parte cae como precipitación sobre los continentes. Parte de esta agua va a los ríos como escorrentía y parte se filtra al suelo. El agua restante se evapora de la tierra y se transpira de las plantas al aire.

Descubrir que la evapotranspiración está aumentando a un ritmo más rápido de lo que se conocía anteriormente tiene implicaciones para comprender cómo el cambio climático podría afectar a la Tierra en el futuro. A medida que el mundo se calienta, la evapotranspiración se acelerará, acelerando el secado de la tierra y la vegetación. Los patrones climáticos también pueden verse afectados: el aumento de la evaporación de la tierra puede crear sequías en algunas regiones. Este es un síntoma de un mundo en calentamiento que puede tener importantes consecuencias para los ecosistemas y las sociedades humanas a medida que aumenta el estrés en los suministros de agua superficial y subterránea.

"Las imágenes del derretimiento de los glaciares y la reducción de las capas de hielo son una forma palpable de que comprendamos los impactos del calentamiento global", dijo Pascolini-Campbell. "Pero también se están produciendo cambios drásticos en otros componentes clave del ciclo del agua de nuestro planeta que no son tan visibles, como cuando el agua se evapora de la tierra antes de que pueda entrar en los ríos como escorrentía".

La importancia en comprender el ciclo del agua

Para obtener una estimación global de cómo está cambiando la evapotranspiración, los investigadores encontraron una nueva forma de aprovechar los datos recopilados por el par de satélites Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) que operaron de 2002 a 2017, y el par sucesor, GRACE Follow-On, que se lanzó en 2018. La misión GRACE fue lanzada por la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), y GRACE-FO es una asociación entre la NASA y el Centro Alemán de Investigación de Geociencias (GFZ).

Debido a que el agua tiene masa y, por lo tanto, contribuye a la señal de gravedad de la Tierra, estas naves espaciales son exquisitamente sensibles al movimiento del agua en todo el mundo, desde el seguimiento de los cambios en las capas de hielo hasta el agua almacenada en la tierra y las variaciones en la masa oceánica. Al ver una oportunidad, los investigadores estudiaron el conjunto de datos de 17 años de GRACE y GRACE-FO para ver si era posible detectar la señal gravitacional asociada con el movimiento del agua por evapotranspiración.

"Con el registro combinado de GRACE y GRACE-FO, ahora tenemos un registro de observación lo suficientemente largo como para poder monitorear estos signos críticos de cambio global", dijo JT Reager, científico del JPL e investigador del estudio. "Cuando la señal de gravedad disminuye, significa que la tierra está perdiendo agua. Parte de esa pérdida se produce a través de los ríos que regresan a los océanos, pero el resto sube a la atmósfera en forma de evapotranspiración".

Al restar todas las salidas de masa de agua de las entradas sobre la tierra y luego calcular la masa residual de agua, los investigadores pudieron estimar la tasa de evapotranspiración. Lo hicieron restando estimaciones independientes de la descarga global de los ríos (en otras palabras, la tasa de agua que fluye a través de los ríos hacia el océano) y los datos de los satélites GRACE y GRACE-FO (que revelan los cambios locales en la masa de agua sobre y en el suelo) a partir de mediciones de precipitación global para averiguar la masa de agua que se pierde en la atmósfera.

Debido a los desafíos de observación y medición, las estimaciones globales de la evapotranspiración generalmente se aproximan utilizando modelos o tomando mediciones de ubicaciones individuales y luego escalando esas mediciones. Pero estos métodos pueden ser propensos a errores. Sin embargo, al medir los cambios de masa global utilizando observaciones de satélites de gravedad, los investigadores pudieron obtener una estimación más precisa de la tasa de evapotranspiración global.

Resultados

Usando este método, encontraron que la evapotranspiración aumentó de 405 milímetros (alrededor de 16 pulgadas) por año en 2003 a 444 milímetros (alrededor de 17,5 pulgadas) por año en 2019. Eso representa una tendencia ascendente de 2,30 milímetros (alrededor de 0,1 pulgadas) por año, un aumento del 10%, con una incertidumbre correspondiente de 0,5 milímetros (0,02 pulgadas) por año, o 2%.

"Durante años, hemos estado buscando una forma de medir los grandes cambios en el ciclo global del agua, y finalmente lo hemos encontrado", dijo Reager. "La magnitud del aumento de la evapotranspiración realmente nos sorprendió: esta es una señal considerable que indica que el ciclo del agua de nuestro planeta está cambiando".

Estos resultados se suman a un creciente cuerpo de investigación sobre el ciclo del agua de nuestro planeta, al tiempo que subrayan la importancia de la continuidad para las observaciones de la Tierra. Las continuas observaciones satelitales por satélites con una visión global de los cambios en la masa de agua proporcionan el largo registro necesario para observar el planeta cambiante a lo largo de las décadas. Estas observaciones también ayudan a los científicos a rastrear la variabilidad de un año a otro en el ciclo del agua causada por el cambio climático y los ciclos naturales.

El estudio, titulado: "Un aumento del 10% en la evapotranspiración terrestre global de 2003 a 2019", se publicó el 26 de mayo en Nature. Además del JPL, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland, contribuyó a esta investigación.

JPL gestionó la misión GRACE y gestiona la misión GRACE-FO para la División de Ciencias de la Tierra de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en la Sede de la NASA en Washington. Con base en Pasadena, California, Caltech administra JPL para la NASA.

Referencia

A 10 per cent increase in global land evapotranspiration from 2003 to 2019. Madeleine Pascolini-Campbell, John T. Reager, Hrishikesh A. Chandanpurkar & Matthew Rodell. Nature volume 593, pages543–547 (2021) https://www.nature.com/article...

https://www.spacedaily.com/rep...