Las sequías de verano en Europa desde 2015 son las más severas en siglos

Las sequías de verano de 2015 a 2018 han sido excepcionales en gran parte de Europa occidental y central durante los últimos 400 años, en términos de la magnitud de las condiciones de sequía. Esto indica una influencia del calentamiento global provocado por el hombre. Sin embargo, se han producido sequías de varios años con frecuencia en los siglos XVII y XVIII, aunque no tan graves.

Este es el resultado de un nuevo estudio en la revista Communications Earth & Environment. Fue realizado por un equipo de investigación dirigido por Mandy Freund de la Universidad de Melbourne y Gerhard Helle del Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ. Reconstruyeron el hidroclima de verano europeo analizando las proporciones isotópicas de carbono ( C13/ C12) y oxígeno ( O18/ O16) en anillos de árboles de una red europea de sitios forestales.

Es la primera reconstrucción de campo espacial basada en isótopos de anillos de árboles altamente sensibles al clima. Esto proporciona a los investigadores una herramienta única para investigar los desarrollos climáticos en los últimos siglos, tanto en una perspectiva global como de manera regionalmente diferenciada.

Desarrollo hidroclimático europeo

Recientemente, Europa ha visto un aumento en las inundaciones y sequías. Estos eventos extremos son parte de la compleja dinámica del hidroclima europeo. Obtener una imagen espacialmente resuelta precisa de la dinámica en frecuencia e intensidad de los extremos a escala regional y local es un desafío, especialmente en el contexto de la variabilidad climática a más largo plazo. Se sabe poco sobre la variabilidad hidroclimática espaciotemporal a largo plazo en toda Europa debido a la escasa disponibilidad de series de datos espacialmente explícitos que reflejen adecuadamente las diferencias regionales.

Nuevo enfoque para reconstruir el hidroclima de los últimos 400 años

Para resolver este problema, se desarrolló y publicó en la revista Communications Earth & Environment una reconstrucción espacialmente resuelta del hidroclima europeo durante los últimos 400 años. Se basa en el análisis de isótopos estables de carbono y oxígeno, es decir, variantes de estos elementos con diferentes masas, en viejos rodales de 26 bosques de toda Europa. Las proporciones de isótopos de carbono C13 a C12 y oxígeno O18 a O16 son indicadores de sequía y humedad, respectivamente, en el momento del crecimiento del árbol.

En comparación con otros archivos ambientales o climáticos naturales, como los sedimentos en los lagos o el hielo glacial, los árboles están ampliamente distribuidos y sus anillos de árboles brindan información con resolución anual y fecha absoluta sobre los cambios hidroclimáticos durante largos períodos de tiempo y en frecuencias temporales relevantes de un año a otro. multicentenario.

El estudio fue diseñado y dirigido en gran parte por Mandy Freund, ex científica del clima en el Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ y ahora en CSIRO en Melbourne, Australia. Tiene su origen en una iniciativa de la sección 3.4 Dinámica del clima y evolución del paisaje de GFZ, especialmente de Gerhard Helle, director del Tree Ring Laboratory, y de Ulrich Cubasch, profesor del Instituto de Meteorología de la Freie Universität Berlin, como parte del GEO.X Red de Investigación de Geociencias en Berlín y Potsdam. Otras contribuciones provienen de colegas de otros Centros Helmholtz (AWI, FZJ) y la Universidad de Melbourne.

Sequía inusualmente severa 2015-2018 y fases climáticas pasadas

"Nuestro estudio indica que el evento de sequía de verano de varios años de 2015-2018 fue, en su intensidad, muy inusual en el contexto de varios siglos y sin precedentes para gran parte de Europa central y occidental. Esto sugiere que las sequías de verano europeas durante el último años están potencialmente influenciados por el calentamiento antropogénico", dice Freund.

Sin embargo, la reconstrucción proporciona evidencia de que también han ocurrido sequías de varios años en el pasado, particularmente durante el llamado Mínimo de Maunder entre 1645 y 1715, un período durante la llamada Pequeña Edad de Hielo, cuando la radiación solar era más baja que la actual y las manchas solares eran raras. Esta sorprendente observación de sequías de varios años durante la baja irradiación solar sigue siendo objeto de futuras investigaciones.

"En general, encontramos tres fases distintas de la variabilidad hidroclimática europea que coinciden con el Mínimo de Maunder y el final de la Pequeña Edad de Hielo alrededor de 1860", dijo Daniel Balting de AWI, Bremerhaven.

Desde 1600 hasta alrededor de 1650, una fase de clima bastante húmedo, principalmente en el centro-oeste y noroeste de Europa, luego, durante unos doscientos años, un período bastante seco con las sequías prolongadas descritas principalmente en el Mediterráneo, el este y el norte de Europa, y desde alrededor de 1875 una fase con un clima de verano más suave que se prolongó hasta mediados del siglo XX. A partir de entonces, los investigadores observan una tendencia hacia condiciones más secas, posiblemente relacionadas con el calentamiento antropogénico.

Método clave: Investigación de las proporciones de isótopos en los anillos de los árboles

"Los registros de isótopos estables de los anillos de los árboles son huellas dactilares muy sensibles al clima de las condiciones de humedad del verano. Son en gran medida independientes de las especies de árboles , la edad de los árboles y la ubicación del sitio. Como tales, los isótopos estables de los anillos de los árboles difieren de los parámetros dendrocronológicos más clásicos del ancho de los anillos de los árboles. y la densidad de la madera", explica Freund, investigador principal del estudio.

En cada uno de los 26 sitios, se obtuvo celulosa de anillos anuales de árboles viejos y vivos y se examinó utilizando métodos estándar de análisis de isótopos. Al mismo tiempo, las muestras podrían fecharse con precisión utilizando métodos dendrocronológicos.

Las señales climáticas contenidas dentro de los anillos de árboles de proporciones isotópicas de carbono y oxígeno se originan a partir de procesos ligeramente diferentes.

Las proporciones de isótopos de carbono C13 a C12 en los anillos de los árboles provienen de la forma en que funcionan las plantas durante la fotosíntesis. Este proceso está controlado por pequeñas aberturas en las hojas llamadas estomas. Las plantas utilizan los estomas para regular la cantidad de CO2 que toman y la cantidad de vapor de agua que transpiran a la atmósfera.

Durante la fotosíntesis en hojas y acículas, la enzima fijadora de CO2 absorbe preferentemente CO2 con los C12 más ligeros. Cuando está seco, los árboles cierran sus estomas para conservar agua, lo que también limita la cantidad de CO2 que absorben y provoca que para tomar CO2 con el C13 más pesado para convertirlo en azúcar y finalmente en celulosa de anillos de árboles.

Las proporciones de isótopos de oxígeno O18 a O16 en los anillos de los árboles se ven afectadas por procesos físicos que involucran la necesidad de humedad de la atmósfera, en función de factores como la temperatura y la humedad del aire, así como la cantidad, la fuente y el historial de lluvia.

Además, durante la transpiración de la planta, el vapor de agua isotópicamente más ligero (menos de O18) se transfiere a la atmósfera, mientras que el agua isotópicamente más pesada (más de O18) permanece en las hojas y las agujas imprimiendo la firma del isótopo de oxígeno de la celulosa de los anillos de los árboles. La sequía generalmente aumenta la transpiración de las plantas, lo que genera más O18 en los anillos de los árboles.

Ventajas de los árboles como archivos climáticos

"Las reconstrucciones de alta calidad de la variabilidad hidroclimática basadas en isótopos estables de anillos de árboles no son nuevas, sin embargo, este es el primer enfoque de red para establecer una reconstrucción del campo climático que abarca todo el continente europeo", dice el coautor Gerhard Schleser de Forschungszentrum Jülich ( FZJ).

Para comprender la complejidad espacial del hidroclima europeo a gran escala, se necesitan conjuntos de datos a largo plazo más explícitos espacialmente de todo tipo de archivos climáticos. Los datos climáticos de varios siglos son esenciales para la validación de los modelos climáticos, incluidas las comparaciones con otros conjuntos de datos paleoclimaticos, históricos y arqueológicos.

Gerhard Helle, jefe del Laboratorio de anillos de árboles en la sección 4.3 de GFZ y especialista en análisis de isótopos estables de anillos de árboles, dice: "Los esfuerzos en curso para consolidar la red de datos isotópicos de anillos de árboles proporcionarán dimensiones históricas a otras observaciones, por ejemplo, de estaciones climáticas o satélites Esos métodos son únicos en términos de cobertura espacial, pero carecen de lo que el análisis de anillos de árboles puede proporcionar: información a largo plazo que es crucial para mejorar nuestra comprensión sobre el cambio climático y los impactos locales a regionales correspondientes en el hábitat humano ".

Referencia

Mandy B. Freund et al, European tree-ring isotopes indicate unusual recent hydroclimate, Communications Earth & Environment (2023). DOI: 10.1038/s43247-022-00648-7.