Un nuovo globale, uno studio satellitare sulla distribuzione dell'acqua dolce della Terra ha scoperto che le aree umide della Terra stanno diventando sempre più umide, mentre le aree asciutte diventano più secche. I dati suggeriscono che questo modello è dovuto a una varietà di fattori, comprese le pratiche di gestione dell'acqua umana, cambiamenti climatici causati dall'uomo e cicli climatici naturali.

Il team di ricerca guidato dalla NASA, che includeva Hiroko Beaudoing, uno specialista di facoltà presso il Centro interdisciplinare di scienze del sistema terrestre dell'Università del Maryland (ESSIC), ha utilizzato 14 anni di osservazioni della missione Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) per tracciare le tendenze globali nelle acque dolci in 34 regioni del mondo.

Lo studio, pubblicato il 17 maggio Numero 2018 della rivista Natura , ha anche incorporato i dati sulle precipitazioni satellitari dal Global Precipitation Climatology Project guidato da ESSIC; Immagini Landsat della NASA e dell'U.S. Geological Survey; mappe di irrigazione; e relazioni pubblicate sulle attività umane legate all'agricoltura, operazioni minerarie e di giacimento. Il periodo di studio va dal 2002 al 2016.

"Questa è la prima volta che valutiamo come sta cambiando la disponibilità di acqua dolce, ovunque sulla Terra, utilizzando osservazioni satellitari, "ha detto Matt Rodell, autore principale dell'articolo e capo del Laboratorio di scienze idrologiche presso il Goddard Space Flight Center della NASA. "Un obiettivo chiave era distinguere i cambiamenti nello stoccaggio dell'acqua terrestre causati dalla variabilità naturale:periodi di pioggia e periodi di siccità associati a El Niño e La Niña, ad esempio, dalle tendenze relative al cambiamento climatico o all'impatto umano, come pompare acqua sotterranea da una falda acquifera più velocemente di quanto non venga ricostituita".

L'acqua dolce è presente nei laghi, fiumi, suolo, neve, acque sotterranee e ghiacciai. La sua perdita nelle calotte glaciali ai poli, attribuita al cambiamento climatico, ha implicazioni per l'innalzamento del livello del mare. Sulla terra, è una delle risorse più essenziali della Terra per l'acqua potabile e l'irrigazione. Sebbene l'approvvigionamento idrico di alcune regioni sia relativamente stabile, altri normalmente sperimentano aumenti o diminuzioni. Ma lo studio attuale ha rivelato un modello nuovo e angosciante.

"Quello a cui stiamo assistendo è un grande cambiamento idrologico, ", ha affermato il coautore James Famiglietti del Jet Propulsion Laboratory della NASA. "Vediamo, per la prima volta, un modello molto caratteristico delle zone umide del mondo che diventano più umide - quelle sono le alte latitudini e i tropici - e le aree secche nel mezzo che si asciugano. Incorporati all'interno delle aree aride vediamo più hotspot derivanti dall'esaurimento delle acque sotterranee".

Famiglietti ha osservato che mentre la perdita di acqua in alcune regioni è chiaramente determinata dal riscaldamento climatico, come lo scioglimento delle calotte glaciali e dei ghiacciai alpini, ci vorrà più tempo prima che altri modelli possano essere inequivocabilmente attribuiti al cambiamento climatico.

"Il modello di bagnato-diventando-bagnato, dry-getting-dryer è previsto dal Gruppo intergovernativo di esperti sui modelli di cambiamento climatico per la fine del 21° secolo, ma avremo bisogno di un set di dati molto più lungo per poter affermare definitivamente che il cambiamento climatico è responsabile dell'emergere di un modello simile nei dati GRACE, " Disse Famiglietti. "Tuttavia, la traiettoria attuale è certamente motivo di preoccupazione".

I due satelliti GRACE, lanciato nel 2002 come missione congiunta con il Centro aerospaziale tedesco (DLR), misurato con precisione la distanza tra i due satelliti per rilevare i cambiamenti nel campo gravitazionale terrestre causati dai movimenti di massa sul pianeta sottostante. Usando questo metodo, GRACE ha monitorato le variazioni nello stoccaggio dell'acqua terrestre su scale temporali mensili o annuali fino alla conclusione della sua missione scientifica nell'ottobre 2017.

Però, le osservazioni del satellite GRACE da sole non potevano dire a Beaudoing, Rodell, Famiglietti e colleghi cosa stava causando un apparente trend.

"We examined information on precipitation, agriculture and groundwater pumping to find a possible explanation for the trends estimated from GRACE, " said Beaudoing, who also has a joint appointment at NASA Goddard.

One of the big causes of groundwater depletion across the board was agriculture, which can be complicated by natural cycles as seen in California, Famiglietti said. Decreases in freshwater caused by the severe drought from 2007 to 2015 were compounded by groundwater withdrawals to support the farms in the state's Central Valley.

Southwestern California lost 4 gigatons of freshwater per year during the same period. A gigaton of water is the equivalent of the mass of water in 400, 000 Olympic swimming pools. A majority of California's freshwater comes in the form of rainfall and snow that collects in the Sierra Nevada as snowpack and then is managed through a series of reservoirs as it melts. When natural cycles led to dry years, causing diminished snowpack and surface waters, people relied on groundwater more heavily.

Downward trends in freshwater seen in Saudi Arabia also reflect agricultural pressures. From 2002 to 2016, the region lost 6.1 gigatons per year of stored groundwater. Imagery from the Landsat series of satellites shows the growth of irrigated farmland in the arid landscape from 1987 to the present, which explains the increased drawdown.

Natural cycles of rainy and dry years can also cause a trend in the 14-year data record that is unlikely to persist, Rodell said. An example is the western Zambezi basin and Okavango Delta, a vital watering hole for wildlife in northern Botswana. In questa regione, terrestrial water storage increased at an average rate of 29 gigatons per year from 2002 to 2016. This wet period during the GRACE mission followed at least two decades of dryness. Rodell believes this is a case of natural variability that occurs over decades in this region of Africa.

The researchers found that a combination of natural and human pressures can lead to complex scenarios in some regions. Previously undocumented water declines occurred in northwestern China in Xin Jiang province. This region, about the size of Kansas, is bordered by Kazakhstan to the west and the Taklamakan desert to the south and encompasses the central portion of the Tien Shan Mountains.

Rodell and his colleagues had to piece together multiple factors to explain the disappearance of 5.5 gigatons of terrestrial water storage per year in Xin Jiang Province. Less rainfall was not the culprit. Additions to surface water were also occurring from climate change-induced glacier melt and the pumping of groundwater out of coal mines. But these additions were more than offset by depletions caused by an increase in water consumption for the irrigation of cropland and evaporation of river water from the desert floor.

The successor to GRACE, called GRACE Follow-On, a joint mission with the German Research Centre for Geosciences (GFZ), is at Vandenberg Air Force Base in California undergoing final preparations for launch.

Il documento di ricerca, "Emerging Trends in Global Freshwater Availability, " Matthew Rodell, James Famiglietti, David Wiese, J.T. Reager, Hiroko Beaudoing, Felix Landerer and Min-Hui Lo, was published in the journal  Natura  on May 17, 2018.