Dalla metà degli anni '80, la percentuale di precipitazioni che diventa corso d'acqua nello spartiacque dell'Alto Rio Grande è diminuita più rapidamente che mai in almeno 445 anni, secondo un nuovo studio condotto dal National Center for Atmospheric Research (NCAR).

Sebbene questo declino sia stato in parte determinato dal passaggio da un periodo insolitamente umido a un periodo insolitamente secco, l'aumento delle temperature ha accentuato il trend, hanno detto i ricercatori.

Lo studio dipinge un quadro dettagliato di come la temperatura ha influenzato il rapporto di deflusso - la quantità di neve e pioggia che effettivamente arriva nel fiume - nel tempo, e i risultati potrebbero aiutare a migliorare le previsioni di approvvigionamento idrico per il Rio Grande, che è una fonte d'acqua per circa 5 milioni di persone.

I risultati dello studio suggeriscono anche che i rapporti di deflusso nell'Alto Rio Grande e in altri bacini idrografici vicini alimentati dalla neve, come il bacino del fiume Colorado, potrebbe diminuire ulteriormente man mano che il clima continua a riscaldarsi.

"La variabile più importante per prevedere il flusso del fiume è quanto ha piovuto o nevicato, " ha detto lo scienziato NCAR Flavio Lehner, autore principale dello studio. "Ma quando abbiamo guardato indietro di centinaia di anni, abbiamo scoperto che anche la temperatura ha avuto un'influenza importante, che attualmente non viene presa in considerazione nelle previsioni sull'approvvigionamento idrico. Riteniamo che incorporare la temperatura nelle previsioni future aumenterà la loro precisione, non solo in generale, ma anche di fronte al cambiamento climatico".

Lo studio, pubblicato sulla rivista Lettere di ricerca geofisica , è stato finanziato dal Bureau of Reclamation, Corpo degli Ingegneri dell'Esercito, Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica (NOAA), e Fondazione Nazionale della Scienza, che è lo sponsor di NCAR.

I coautori del documento sono Eugene Wahl, di NOAA; Andrea Legno, di NCAR; e Douglas Blatchford e Dagmar Llewellyn, entrambi dell'Ufficio di bonifica.

Approvvigionamento idrico eccessivo

Nato nelle Montagne Rocciose del Colorado meridionale, il Rio Grande taglia a sud il New Mexico prima di agganciarsi a est e formare il confine tra Texas e Messico. La neve si accumula sulle cime che circondano le sorgenti durante l'inverno, e in primavera il manto nevoso inizia a sciogliersi e ad alimentare il fiume.

Il flusso risultante viene utilizzato sia dagli agricoltori che dalle città, tra cui Albuquerque, Nuovo Messico, e El Paso, Texas, e gli utenti dell'acqua dipendono dalle previsioni annuali di approvvigionamento idrico per determinare chi ottiene quanto del fiume. La previsione viene anche utilizzata per determinare se è necessario importare acqua aggiuntiva dal fiume San Juan, dall'altra parte del Continental Divide, o pompato dalle acque sotterranee.

Le attuali previsioni di flusso operativo dipendono dalle stime della quantità di neve e pioggia che sono cadute nel bacino, e presumono che una particolare quantità di precipitazioni e manto nevoso produrrà sempre una particolare quantità di flusso.

Negli ultimi anni, quelle previsioni tendono a sovrastimare quanta acqua sarà disponibile, portando a un'eccessiva allocazione del fiume. Nel tentativo di comprendere questa dinamica mutevole, Lehner e i suoi colleghi hanno studiato come la relazione tra precipitazioni e flusso di corrente, noto come rapporto di deflusso, si è evoluto nel tempo.

Precipitazioni contro flusso:gli anelli degli alberi raccontano una nuova storia

Gli scienziati hanno utilizzato i dati del flusso di flusso derivati ​​dall'anello degli alberi dall'esterno del bacino dell'Alto Rio Grande per ricostruire le stime delle precipitazioni all'interno dello spartiacque che risalgono al 1571. Quindi hanno combinato queste informazioni con una ricostruzione separata del flusso del flusso all'interno del bacino per lo stesso periodo. Poiché queste due ricostruzioni erano indipendenti, ha permesso al gruppo di ricerca di stimare anche il rapporto di deflusso per ogni anno:maggiore è il rapporto, maggiore è la quota di precipitazioni che è stata effettivamente convertita in flusso.

"Per la prima volta, siamo stati in grado di prendere queste due quantità e usarle per ricostruire i rapporti di deflusso negli ultimi 445 anni, "Ha detto Wahl.

Hanno scoperto che il rapporto di deflusso varia significativamente di anno in anno e persino di decennio in decennio. Il più grande fattore associato a questa variazione era la precipitazione. Quando nevica meno sui monti delle sorgenti del Rio Grande, non solo è disponibile meno acqua per diventare flusso, ma diminuisce anche il rapporto di deflusso. In altre parole, una percentuale minore del manto nevoso diventa corso d'acqua durante gli anni più secchi.

Ma gli scienziati hanno anche scoperto che un altro fattore ha influenzato il rapporto di deflusso:la temperatura. Negli ultimi secoli, il rapporto di deflusso è stato ridotto quando le temperature erano più calde. E l'influenza della temperatura si è rafforzata durante gli anni più secchi:quando il manto nevoso era poco profondo, le temperature calde hanno ridotto il tasso di deflusso più di quando il manto nevoso era profondo, aggravando ulteriormente le condizioni di siccità. I bassi rapporti di deflusso osservati negli anni di siccità erano da due e mezzo a tre volte più probabili quando anche le temperature erano più calde.

"L'effetto della temperatura sul rapporto di deflusso è relativamente piccolo rispetto alle precipitazioni, " ha detto Lehner. "Ma poiché il suo maggiore impatto è quando le condizioni sono asciutte, un anno più caldo può peggiorare molto una situazione già brutta".

Un certo numero di fattori può spiegare l'influenza della temperatura sul rapporto di deflusso. Quando fa più caldo, le piante assorbono più acqua dal terreno e più acqua può evaporare direttamente nell'aria. Inoltre, temperature più calde possono portare allo scioglimento della neve prima della stagione, quando le giornate sono più corte e l'angolo del sole è più basso. Questo fa sì che la neve si sciolga più lentamente, permettendo all'acqua di fusione di indugiare nel terreno e dando alle piante un'ulteriore opportunità di usarlo.

L'ampia ricostruzione del rapporto di deflusso storico nell'Alto Rio Grande ha anche rivelato che il declino del rapporto di deflusso negli ultimi tre decenni non ha precedenti nella documentazione storica. Gli anni '80 sono stati un periodo insolitamente umido per l'Alto Rio Grande, mentre gli anni 2000 e 2010 sono stati insolitamente asciutti. Abbinalo ad un aumento delle temperature nello stesso periodo, e il calo del rapporto di deflusso tra il 1986 e il 2015 è stato diverso da qualsiasi altro tratto di quella lunghezza negli ultimi 445 anni.

Aggiornare i vecchi approcci

Questa nuova comprensione di come la temperatura influenza il rapporto di deflusso potrebbe aiutare a migliorare le previsioni di approvvigionamento idrico, che al momento non considerano se i prossimi mesi dovrebbero essere più caldi o più freddi della media. Gli autori stanno ora valutando il valore di incorporare le previsioni della temperatura stagionale nelle previsioni dell'approvvigionamento idrico per tenere conto di queste influenze della temperatura.

Lo studio integra un progetto pluriennale NCAR finanziato dal Bureau of Reclamation e dal Army Corps of Engineers che sta valutando le prospettive di miglioramento delle previsioni di flusso stagionale per la gestione dei bacini.

"Gli utenti delle previsioni e le parti interessate stanno sollevando sempre più domande sull'affidabilità delle tecniche di previsione se il clima sta cambiando la nostra idrologia, "disse Legno, che ha guidato lo sforzo. "Questo studio ci aiuta a pensare ai modi per aggiornare uno dei nostri approcci più antichi, la previsione statistica dell'approvvigionamento idrico, per rispondere alle recenti tendenze della temperatura. La nostra sfida attuale è trovare modi per assicurarci che le lezioni di questo lavoro possano avvantaggiare le previsioni di flusso operativo. "

Poiché i modelli di previsione esistenti sono stati calibrati sulle condizioni alla fine degli anni '80 e '90, non sorprende che abbiano predetto in modo eccessivo il flusso del flusso nel periodo più secco dal 2000, ha detto Lehner.

"Questi modelli statistici spesso presumono che il clima sia stabile, " ha detto Lehner. "È un presupposto che a volte funziona, ma le tecniche di previsione statistica lotteranno con eventuali forti cambiamenti nell'idroclimatologia di decennio in decennio, come quello che abbiamo appena vissuto".