Un nuovo studio della Columbia Engineering indica che il mondo sperimenterà siccità e aridità più frequenti e più estreme di quelle attualmente sperimentate nel prossimo secolo, aggravata sia dai cambiamenti climatici che dai processi terra-atmosfera. I ricercatori dimostrano che la simultanea siccità del suolo e l'aridità atmosferica sono in gran parte guidate da una serie di processi terra-atmosfera e cicli di feedback. Hanno anche scoperto che i feedback terra-atmosfera intensificherebbero ulteriormente la simultanea siccità del suolo e l'aridità atmosferica in un clima più caldo. Lo studio è stato pubblicato oggi in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) .

Mentre studi precedenti hanno esaminato come i processi atmosferici e oceanici guidano gli estremi climatici, il team di Columbia Engineering si è concentrato sull'esame e sulla modellazione dei processi terra-atmosfera, soprattutto nella creazione di estremi simultanei che possono essere molto distruttivi. Siccità del suolo, rappresentato da una bassissima umidità del suolo, e aridità atmosferica, rappresentato da un deficit di pressione di vapore molto elevato, una combinazione di alta temperatura e bassa umidità atmosferica, sono i due principali fattori di stress che guidano la diffusa mortalità della vegetazione e il ridotto assorbimento di carbonio terrestre. La siccità del suolo e l'aridità atmosferica concomitanti sono un periodo di tempo in cui l'umidità del suolo è estremamente bassa e il deficit di pressione di vapore è estremamente elevato.

"La siccità del suolo e l'aridità atmosferica concomitanti hanno impatti drammatici sulla vegetazione naturale, agricoltura, industria, e salute pubblica, "dice Pierre Gentine, professore associato di ingegneria della terra e dell'ambiente e affiliato all'Earth Institute. "La futura intensificazione della simultanea siccità del suolo e aridità atmosferica sarebbe disastrosa per gli ecosistemi e avrebbe un grande impatto su tutti gli aspetti della nostra vita".

I ricercatori hanno combinato set di dati di rianalisi ed esperimenti modello per identificare i principali processi terra-atmosfera che portano alla siccità del suolo e all'aridità atmosferica simultanee, e ha utilizzato modelli climatici e metodi statistici per valutare come i processi terra-atmosfera avrebbero un impatto sulla frequenza e sull'intensità della simultanea siccità del suolo e aridità atmosferica nel clima futuro. La sfida che hanno dovuto affrontare è stata come isolare l'impatto dei feedback terra-atmosfera su siccità e aridità simultanee. Dopo aver provato molti metodi diversi, hanno lavorato con gli scienziati GLACE-CMIP5 (Global Land Atmosphere Coupling Experiment—Coupled Model Intercomparison Project) presso l'Istituto per le scienze atmosferiche e climatiche dell'ETH di Zurigo e hanno utilizzato i loro esperimenti modello.

Il gruppo di Gentine è il primo a isolare questo fenomeno e sono rimasti sorpresi che il loro lavoro abbia prodotto risultati così drammatici.

"La maggior parte dei gruppi si è concentrata sulla valutazione di siccità e ondate di calore concomitanti, ma stiamo trovando un accoppiamento più forte tra siccità e aridità che tra siccità e ondate di calore, "dice Sha Zhou, l'autore principale dello studio e un postdoc che lavora con Gentine. "La siccità e l'aridità concomitanti hanno anche un impatto più forte sul ciclo del carbonio e quindi abbiamo ritenuto che questo fosse un punto critico da studiare".

Il team ha scoperto che il feedback della siccità del suolo sull'atmosfera è in gran parte responsabile dell'aumento della frequenza e dell'intensità dell'aridità atmosferica. Inoltre, il feedback umidità-precipitazione del suolo contribuisce a condizioni più frequenti di precipitazioni estremamente basse e di umidità del suolo nella maggior parte delle regioni. Questi circuiti di feedback portano ad un'alta probabilità di siccità del suolo simultanea e estrema aridità. Le simulazioni CMIP5 suggeriscono che i feedback terra-atmosfera aumenteranno ulteriormente la frequenza e l'intensità della siccità e dell'aridità simultanee nel 21° secolo, con potenziali grandi impatti umani ed ecologici.

Il PNAS Lo studio mette in evidenza l'importanza della variabilità dell'umidità del suolo nel consentire una serie di processi e cicli di feedback che influenzano il clima vicino alla superficie terrestre.

dice Gentine, "È fondamentale quantificare e valutare meglio la rappresentazione di questi processi nei nostri modelli climatici. La rappresentazione accurata del modello sia della variabilità dell'umidità del suolo che dei feedback associati è fondamentale se vogliamo fornire simulazioni affidabili della frequenza, durata, e l'intensità degli eventi composti di siccità e aridità e dei loro cambiamenti in un clima più caldo. In definitiva, questo ci aiuterà a mitigare i rischi futuri associati a questi eventi".