L'acqua e i suoi movimenti all'interno o tra l'atmosfera, la terra e l'oceano definiscono il ciclo globale dell'acqua ed è centrale per il sistema climatico. Quasi tutti i fenomeni meteorologici e climatici sono in qualche modo legati al ciclo dell'acqua. Gli esempi includono precipitazioni estreme durante i temporali, uragani e cicloni tropicali, allagamento, siccità, e l'innalzamento del livello del mare.

Ora, il ciclo dell'acqua sta cambiando in modo importante al variare del clima. Teorie e modelli suggeriscono che mentre la Terra si sta riscaldando, il ciclo globale dell'acqua è amplificato, cioè., più acqua evapora dall'oceano, E conseguentemente, le precipitazioni sono in aumento, anche. Eppure la conferma osservativa di questa previsione è stata difficile, poiché i cambiamenti passati del ciclo dell'acqua sono stati scarsamente osservati a causa della difficoltà di misurare l'evaporazione e le precipitazioni su scala globale e la complessità della loro variabilità spaziale e temporale.

Il nuovo studio, pubblicato in Giornale del clima , supera molte delle limitazioni precedenti e deriva una nuova stima del cambiamento del ciclo dell'acqua basata sui dati di salinità dal 1960. Da questo, hanno fornito nuove e forti prove che il ciclo globale dell'acqua si è notevolmente ampliato negli ultimi 50 anni, confermando teorie e modelli. Lo studio è condotto da Lijing Cheng dell'Istituto di atmosfera presso l'Accademia cinese delle scienze, che ha collaborato con un gruppo di scienziati internazionali del National Center for Atmospheric Research, NOI.; ETH Zurigo; Università di San Tommaso, NOI.; Università statale della Pennsylvania, NOI.

"Il cambiamento di salinità dell'oceano può essere utilizzato per stimare il cambiamento del ciclo dell'acqua perché rivela la modifica degli scambi globali di acqua dolce di superficie:l'evaporazione porta l'acqua dolce dall'oceano nell'atmosfera e aumenta la salinità dell'oceano; le precipitazioni immettono più acqua dolce nell'oceano e riducono la salinità. Di conseguenza, i cambiamenti di salinità integrano gli effetti su vaste aree e forniscono un eccellente indicatore per il cambiamento del ciclo dell'acqua, ", ha detto Lijing Cheng.

"Però, poiché i precedenti set di dati sulla salinità mostrano gravi distorsioni o carenze, avevamo bisogno di dati di salinità migliori. Questo studio fornisce nuovi campi di salinità grigliati mensili per i 2000 metri superiori dal 1960, " John Abraham ha detto. "Per eseguire l'interpolazione tra intervalli e regioni di dati sparsi, il metodo utilizza informazioni sulla co-variabilità spazio-temporale della salinità ricavate dalle simulazioni di modelli climatici accoppiati storici. Il metodo viene quindi rigorosamente verificato".

"Il nuovo prodotto è chiaramente più affidabile per esaminare i cambiamenti di salinità a lungo termine, poiché dimostriamo che questa nuova ricostruzione della salinità ha una continuità molto migliore attraverso i cambiamenti nel sistema di osservazione (dagli altimetri sui satelliti e dai galleggianti di profilazione (Argo) nell'oceano, " ha detto il coautore Kevin Trenberth da NCAR. "I nuovi dati dimostrano che il modello di salinità esistente si è amplificato. In altre parole, 'il fresco diventa più fresco, e il salato diventa più salato in gran parte dell'oceano. Anche, noi mostriamo, per la prima volta, che l'andamento medio della salinità dell'oceano da zero a 2000 metri di profondità indica un rinfresco in quasi tutto l'Oceano Pacifico, ampia salinificazione nell'Atlantico a basse e medie latitudini, rinfrescante pronunciato nell'Atlantico settentrionale, e contrasti tra il nord e il sud dell'Oceano Indiano."

Il cambiamento di salinità è spazialmente complicato. Questo studio utilizza un semplice indice per sintetizzare questi cambiamenti, denominato indice di contrasto di salinità (SC), che è definita come la differenza tra la salinità media nelle regioni ad alta salinità e a bassa salinità. "Questa metrica fornisce un mezzo semplice ma potente per sintetizzare i cambiamenti del modello di salinità osservati, " ha detto Nicolas Gruber, un coautore di questo studio da ETH. "Mostriamo che il modello di salinità da zero a 2000 metri è amplificato dell'1,6% e la salinità superficiale è amplificata del 7,5%. Mostriamo anche che questo aumento è dovuto all'influenza umana, e questo segnale antropogenico ha superato la variabilità del fondo naturale".

È stata compilata una stima migliorata del cambiamento del ciclo globale dell'acqua sulla base dei nuovi dati di salinità, metriche di salinità-contrasto e simulazioni di modelli. Mostra che il ciclo dell'acqua è già stato amplificato dal 2 al 4% per grado Celsius dal 1960 (Figura 1). "Il nostro risultato basato sull'oceano è ampiamente coerente con molte recenti stime basate sull'atmosfera e rafforza l'evidenza che il ciclo globale dell'acqua è stato intensificato con il riscaldamento globale, " ha detto John Fasullo da NCAR, NOI.

Questo risultato ha importanti implicazioni per il clima futuro. In un mondo riscaldato di +2°C (il limite superiore dell'obiettivo dell'Accordo di Parigi), il ciclo dell'acqua amplificherà del 4~8%. Questa amplificazione sarà ancora più forte se gli impatti dell'aerosol saranno inferiori in futuro rispetto a oggi (cioè, se l'inquinamento atmosferico può essere controllato). Di conseguenza, ci sarà un'evaporazione più forte:le regioni più secche diventeranno ancora più secche e aumenteranno ulteriormente le probabilità di un peggioramento della siccità.

La siccità colpisce il bestiame e le colture e aumenta il rischio di incendi boschivi a volte mortali in molte regioni, compresi gli Stati Uniti, Cina, Australia, Brasile e altri paesi, comportare gravi rischi per la sicurezza alimentare e la salute umana. Ci sarà anche un notevole aumento del rischio di piogge intense ed estreme. I temporali più intensi causano gravi problemi come inondazioni estreme in tutto il mondo. Le precipitazioni associate ai cicloni tropicali e agli uragani continueranno a crescere e ad aumentare i danni non solo alle comunità costiere e alle piccole isole, ma anche nell'entroterra (come nell'uragano Isaias).

"Questo studio è un progresso significativo nel campo, ", ha affermato Michael Mann della Pennsylvania State University, Stati Uniti:"In primo luogo, il nuovo, stime più accurate dei cambiamenti di salinità forniscono una base migliore per il confronto con le simulazioni dei modelli climatici. In secondo luogo, l'indice di salinità-contrasto fornisce una misura chiave dell'impatto del cambiamento climatico sul ciclo idrologico globale dell'acqua e aiuta a distinguere il segnale. Scopriamo che ci vuole poco più di un decennio per isolare il segnale del cambiamento climatico dal rumore di fondo in questa particolare metrica, suggerendo che dovrebbe essere utilizzato più ampiamente dalla comunità di ricerca sul clima".