I Grandi Laghi nordamericani contengono circa un quinto dell'acqua dolce superficiale del mondo. A maggio, nuovi record di livello dell'acqua alta sono stati stabiliti sui laghi Erie e Superior, e per la seconda volta in tre anni si sono verificate inondazioni diffuse sul lago Ontario. Questi eventi coincidono con precipitazioni persistenti e gravi inondazioni in gran parte del Nord America centrale.

Fino al 2013, i livelli dell'acqua sulla maggior parte dei Grandi Laghi erano molto bassi. A quel tempo alcuni esperti proposero che il cambiamento climatico, insieme ad altre azioni umane come il dragaggio dei canali e le deviazioni dell'acqua, farebbe sì che i livelli dell'acqua continuino a diminuire. Questo scenario ha suscitato seria preoccupazione. Oltre 30 milioni di persone vivono nel bacino dei Grandi Laghi, e molti dipendono direttamente dai laghi per l'acqua potabile, uso industriale, spedizione commerciale e ricreazione.

Ma dal 2014 il problema è troppa acqua, non troppo poco. L'acqua alta pone altrettante sfide per la regione, compresa l'erosione del litorale, danni alla proprietà, spostamento delle famiglie e ritardi nella semina delle colture primaverili. Il governatore di New York Andrew Cuomo ha recentemente dichiarato lo stato di emergenza in risposta alle inondazioni intorno al lago Ontario, chiedendo nel contempo migliori decisioni di pianificazione alla luce del cambiamento climatico.

In qualità di ricercatori specializzati in idrologia e scienze del clima, crediamo che le rapide transizioni tra i livelli dell'acqua estremamente alti e bassi nei Grandi Laghi rappresentino la "nuova normalità". La nostra visione si basa sulle interazioni tra la variabilità climatica globale e le componenti del ciclo idrologico regionale. Aumento delle precipitazioni, la minaccia di periodi ricorrenti di elevata evaporazione, e una combinazione di eventi climatici sia di routine che insoliti, come le esplosioni di aria fredda estrema, stanno mettendo la regione in un territorio inesplorato.

Calcolo del bilancio idrico dei laghi

I livelli attuali dell'acqua sui Grandi Laghi stanno stabilendo record. Lago Superiore, il più grande lago d'acqua dolce sulla Terra per superficie, ha superato il suo record di 602.82 piedi per il mese di maggio, ed è pronta a stabilire un nuovo record per il mese di giugno. Lago Erie, il nono lago più grande del mondo per superficie, ha superato non solo il livello record dell'acqua per il mese di maggio, ma anche il suo record mensile di tutti i tempi del livello dell'acqua di 574,28 piedi, che esiste dal giugno 1986.

Questi estremi derivano dai cambiamenti nel bilancio idrico dei Grandi Laghi:il movimento dell'acqua dentro e fuori i laghi. I livelli dell'acqua nei laghi variano nel tempo, influenzata principalmente da tre fattori:pioggia e nevicate sui laghi, evaporazione sui laghi, e deflusso che entra in ogni lago dal terreno circostante attraverso affluenti e fiumi. Il deflusso è direttamente influenzato dalle precipitazioni sul terreno, manto nevoso e umidità del suolo.

Le interazioni tra questi fattori determinano cambiamenti nella quantità di acqua immagazzinata in ciascuno dei Grandi Laghi. Per esempio, alla fine degli anni '90 le temperature delle acque superficiali sui laghi Superior e Michigan-Huron sono aumentate di circa 2 gradi C. L'acqua evapora più rapidamente quando è più calda, e durante questo periodo i tassi di evaporazione erano quasi il 30% superiori ai livelli medi annuali. I livelli dell'acqua sul lago Michigan-Huron sono scesi ai livelli più bassi mai registrati.

Poi nel 2014 il Midwest ha sperimentato una straordinaria esplosione di aria fredda, widely dubbed the "polar vortex." The lakes froze and evaporation rates dropped. Di conseguenza, water levels surged.

At roughly the same time, precipitation was increasing. The 2017 Lake Ontario flood followed a spring of extreme overland precipitation in the Lake Ontario and Saint Lawrence River basins. The 2019 flood follows the wettest U.S. winter in history.

What do these trends mean for water levels? In addition to the current onset of record highs, water levels in Lake Erie have been rising earlier in spring and declining earlier in fall. More winter precipitation is falling, often as snow. The snow is melting earlier in response to rising temperatures and shorter winters. The resulting runoff is then amplified in years like 2019 with large springtime rains. The net effect of this combination of hydrological events is that Lake Erie's current water levels are much higher than usual for this time of year.

Il ruolo del cambiamento climatico

Great Lakes water levels have varied in the past, so how do we know whether climate change is a factor in the changes taking place now?

Precipitation increases in winter and spring are consistent with the fact that a warming atmosphere can transport more water vapor. Converting water from vapor to liquid and ice releases energy. Di conseguenza, increased atmospheric moisture contributes to more precipitation during extreme events. Questo è, when weather patterns are wet, they are very wet.

Changes in seasonal cycles of snowmelt and runoff align with the fact that spring is coming earlier in a changing climate. Climate models project that this trend will continue. Allo stesso modo, rising lake temperatures contribute to increased evaporation. When weather patterns are dry, this produces lower lake levels.

Wet and dry periods are influenced by storm tracks, which are related to global-scale processes such as El Niño. Allo stesso modo, cold air outbreaks are related to the Arctic Oscillation and associated shifts in the polar jet stream. These global patterns often have indirect effects on Great Lakes weather. It is uncertain how these relationships will change as the planet warms.

Tools for better forecasts

Rapid changes in weather and water supply conditions across the Great Lakes and upper Midwest are already challenging water management policy, engineering infrastructure and human behavior. We are undoubtedly observing the effects of a warming climate in the Great Lakes, but many questions remain to be answered.

The Great Lakes are, collettivamente, a critical water resource. Government agencies and weather forecasters need new tools to assess how future climate conditions may affect the Great Lakes water budget and water levels, along with better shorter-term forecasts that capture changing conditions.

Innovative techniques, such as incorporating information from snow and soil moisture maps into seasonal water supply forecasts, can help capture a full picture of what is happening to the water budget. The bigger point is that past conditions around the Great Lakes are not a reliable basis for decision-making that will carry into the future.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.