Nell'estate del 2019, Rosemary Carroll, scienziata del Desert Research Institute (DRI), dottorato di ricerca, aspettato l'arrivo del monsone nordamericano, che normalmente porta la necessaria dose di umidità estiva nell'area in cui vive a Crested Butte, Colo. - ma per il quarto anno consecutivo, le piogge non sono mai arrivate.

"Il 2019 ha avuto solo un orrendo monsone, " Carroll ha detto. "Solo il monsone più debole. E abbiamo avuto alcuni anni di monsoni deboli prima di quello, che mi aveva davvero fatto pensare, quanto è importante il flusso dei monsoni verso la fine dell'estate qui nel bacino del fiume Colorado superiore? E in che modo i monsoni influenzano la portata dell'anno successivo?"

Lavorando in collaborazione con i colleghi David Gochis, dottorato di ricerca, del Centro Nazionale per la Ricerca Atmosferica e Kenneth Williams, dottorato di ricerca, del Lawrence Berkeley National Laboratory, Carroll si è proposto di esplorare l'importanza delle piogge monsoniche nella generazione del flusso di un corso d'acqua in un bacino del fiume Colorado.

I risultati della squadra, che sono pubblicati in un nuovo giornale in Lettere di ricerca geofisica , indicano sia l'importanza delle piogge monsoniche nel mantenere l'approvvigionamento idrico dell'Upper Colorado River, sia la diminuzione della capacità dei monsoni di ricostituire il flusso estivo in un futuro più caldo con meno accumulo di neve.

Il loro studio si concentra sullo spartiacque dell'East River, un incontaminato, alta quota, bacino della sorgente del fiume Colorado dominato dalla neve e parte del programma Watershed Function Scientific Focus Area (SFA) che sta esplorando come i disturbi nei sistemi montuosi, come le inondazioni, siccità, il cambiamento del manto nevoso e lo scioglimento precoce della neve - influiscono sulla fornitura di acqua a valle, nutrienti, carbonio, e metalli.

Utilizzando un modello idrologico e più decenni di dati climatici dallo spartiacque dell'East River, Carroll e i suoi colleghi hanno scoperto che le piogge monsoniche normalmente forniscono circa il 18% dell'acqua del bacino e producono circa il 10% del flusso annuale, con flusso generato principalmente nelle quote più elevate del bacino.

"La quantità di flusso prodotto dai monsoni, pur non essendo geograficamente esteso, è in realtà un po' consistente, " Carroll ha detto. "Era più grande di quanto pensassi. Ciò non significa che tutta l'acqua arrivi a un bacino idrico, una parte probabilmente viene utilizzata dalla vegetazione ripariale o dall'irrigazione, ma va ancora a soddisfare qualche bisogno all'interno del bacino."

Prossimo, il team ha esplorato la capacità di queste piogge estive di produrre un flusso d'acqua durante gli anni freddi con un elevato accumulo di neve, e durante gli anni caldi con meno accumulo di neve. Durante gli anni freddi con più neve, i livelli di umidità del suolo erano più alti durante l'estate, e un flusso maggiore è stato generato dalle piogge monsoniche. Negli anni più caldi con scarso manto nevoso, i terreni secchi hanno assorbito gran parte delle piogge monsoniche, e meno deflusso ha fatto ai flussi.

"Puoi pensare alla zona del suolo come a una spugna che deve essere riempita prima di poter permettere all'acqua di attraversarla, " Carroll ha detto. "Quindi, se è già esaurito perché avevi un manto nevoso basso, il monsone poi deve riempirlo di nuovo, e questo riduce la quantità di acqua che effettivamente arriva nel fiume."

Mentre il clima si riscalda, si prevede un calo del manto nevoso sulle Montagne Rocciose e su altri sistemi montuosi, portando a una riduzione della portata. L'aumento delle temperature porta anche a un aumento dell'evaporazione del suolo e a un maggiore consumo di acqua da parte delle piante. Secondo i risultati dello studio di Carroll, questi cambiamenti ridurranno la capacità dell'acqua del monsone di raggiungere il fiume come flusso.

"I nostri risultati indicano che mentre ci muoviamo verso un clima più caldo e il nostro manto nevoso diminuisce, anche la capacità della pioggia monsonica di tamponare queste perdite nel flusso del flusso diminuirà, " Carroll ha detto. "Quindi, il monsone non è un proiettile d'argento che aiuterà a mitigare quei cambiamenti".

Il fiume Colorado è una risorsa di fondamentale importanza per le persone che vivono nel Nevada meridionale, dove rappresenta circa il 90% dell'approvvigionamento idrico. Sebbene il deflusso dal manto nevoso invernale fornisca una proporzione molto maggiore di deflusso ogni anno rispetto ai monsoni, l'umidità monsonica è importante sia per gli ecosistemi che per le persone in parte perché arriva in un periodo diverso dell'anno. E in un sistema come il fiume Colorado, dove ogni goccia d'acqua è allocata, se non arrivano le piogge monsoniche, crea una carenza da qualche parte a valle.

"In termini di risorse idriche, se le piogge monsoniche sono utili e contribuiscono al deflusso di fine stagione, quindi la perdita di quell'acqua ha ovviamente delle implicazioni per l'ecologia di questi sistemi, " Carroll ha detto. "Quest'acqua è davvero importante nel sostenere l'habitat acquatico lì. Ma è anche molto importante per l'uso umano. Se la quantità di acqua su cui facciamo affidamento non è presente, allora qualcosa deve dare. Il bacino superiore dovrà considerare come gestiranno la propria acqua per soddisfare gli obblighi a valle".