Gli esseri umani hanno avuto un impatto notevole sul pianeta, dall'abbattimento delle foreste per l'agricoltura e l'urbanizzazione all'alterazione della chimica dell'atmosfera con i combustibili fossili. Ora, un nuovo studio sulla rivista Natura rivela per la prima volta l'entità dell'impatto umano sul ciclo globale dell'acqua.

Lo studio ha utilizzato Ice della NASA, Cloud and Land Elevation Satellite (ICESat-2) per raccogliere il più grande set di dati mai visto sui livelli stagionali dell'acqua in oltre 227, 000 laghi, stagni e bacini idrici in tutto il mondo. I dati rivelano che anche se i bacini idrici gestiti dall'uomo comprendono solo una piccola percentuale di tutti i corpi idrici, rappresentano il 57% dei cambiamenti stagionali totali di stoccaggio dell'acqua a livello globale.

"Tendiamo a pensare al ciclo dell'acqua come a un sistema puramente naturale:la pioggia e lo scioglimento della neve si riversano nei fiumi, che corrono verso l'oceano dove l'evaporazione ricomincia l'intero ciclo, " ha detto Sarah Cooley, un ricercatore post-dottorato presso la Stanford University che ha lanciato il progetto di ricerca mentre era studente laureato alla Brown University. "Ma gli esseri umani stanno effettivamente intervenendo in modo sostanziale in quel ciclo. Il nostro lavoro dimostra che gli esseri umani sono responsabili della maggior parte della variabilità stagionale dello stoccaggio dell'acqua superficiale sulla Terra".

Cooley ha condotto il lavoro con Laurence Smith, un professore di scienze ambientali alla Brown, e Johnny Ryan, ricercatore post-dottorato presso l'Institute at Brown for Environment and Society.

I ricercatori affermano che lo studio fornisce una base di riferimento fondamentale per monitorare il ciclo idrologico globale poiché il cambiamento climatico e la crescita della popolazione mettono a dura prova le risorse di acqua dolce.

Un set di dati straordinario

Lanciato in orbita nel 2018, La missione principale di ICESat-2 è monitorare i cambiamenti nello spessore e nell'elevazione delle calotte glaciali in tutto il mondo. Lo fa con un altimetro laser, che utilizza impulsi di luce per misurare l'elevazione con una precisione di 25 millimetri. Cooley, che ha esperienza nell'uso dei satelliti per studiare i livelli dell'acqua nei laghi artici, era interessato a portare la capacità di misurazione precisa del satellite sui livelli dei laghi in tutto il mondo.

Cooley afferma che l'altimetro laser di ICESat-2 ha una risoluzione molto maggiore rispetto agli strumenti utilizzati in passato per misurare i livelli dell'acqua. Ciò ha permesso di raccogliere un grande, set di dati precisi che includevano piccoli stagni e bacini idrici.

"Con i satelliti più vecchi, devi fare la media dei risultati su una vasta area, che limita le osservazioni solo ai laghi più grandi del mondo, " ha detto Cooley. "ICESat ha un ingombro ridotto, così possiamo ottenere livelli per i piccoli laghi a cui non potevamo avvicinarci prima. Questo è stato importante per comprendere le dinamiche globali dell'acqua, poiché la maggior parte dei laghi e dei bacini idrici sono piuttosto piccoli".

Da ottobre 2018 a luglio 2020, il satellite ha misurato i livelli dell'acqua in 227, 386 corpi d'acqua, di dimensioni variabili dai Grandi Laghi americani a stagni con aree inferiori a un decimo di miglio quadrato. Ogni corpo idrico è stato osservato in diversi periodi dell'anno per tenere traccia dei cambiamenti nei livelli dell'acqua. I ricercatori hanno incrociato i corpi idrici osservati con un database di bacini idrici in tutto il mondo per identificare quali corpi idrici erano controllati dall'uomo e quali erano naturali.

Mentre paesi come gli Stati Uniti e il Canada misurano i livelli dei giacimenti e rendono tali informazioni pubblicamente disponibili, molti paesi non pubblicano tali dati. E pochissimi laghi e stagni non di riserva vengono misurati. Quindi non c'era modo di fare questa analisi senza le precise osservazioni satellitari, hanno detto i ricercatori.

Requisire il ciclo dell'acqua

Lo studio ha scoperto che mentre i laghi e gli stagni naturali variavano stagionalmente in media di 0,22 metri, i serbatoi gestiti dall'uomo variavano di 0,86 metri. sommati insieme, la variazione molto maggiore degli invasi rispetto ai laghi naturali fa sì che gli invasi rappresentino il 57% della variazione totale. In alcuni posti, però, l'influenza umana era ancora più forte di quella. Per esempio, in regioni aride come il Medio Oriente, Ovest americano, India e Africa meridionale, la variabilità attribuita al controllo umano sale al 90% e oltre.

"Di tutte le variazioni di volume nei corpi d'acqua dolce intorno al pianeta, tutte le inondazioni, siccità e scioglimento della neve che spingono i livelli dei laghi su e giù:gli umani hanno requisito quasi il 60% di quella variabilità, " Smith ha detto. "Questa è una tremenda influenza sul ciclo dell'acqua. In termini di impatto umano sul pianeta, questo è proprio lì con impatti sulla copertura del suolo e sulla chimica atmosferica".

Come prima quantificazione globale degli impatti umani sul ciclo dell'acqua, i risultati forniranno una base fondamentale per la ricerca futura su come gli impatti influenzano gli ecosistemi in tutto il mondo, dicono i ricercatori.

In uno studio separato pubblicato di recente in Lettere di ricerca geofisica , il team di ricerca è stato in grado di utilizzare i dati ICESat-2 per far luce su come viene utilizzata l'acqua del serbatoio. Lo studio ha mostrato che in luoghi come il Medio Oriente, i livelli dei serbatoi tendono ad essere più bassi in estate e più alti in inverno. Ciò suggerisce che l'acqua viene rilasciata nella stagione secca per l'irrigazione e l'acqua potabile. In contrasto, la tendenza in posti come la Scandinavia era l'opposto. Là, l'acqua viene rilasciata in inverno per produrre energia idroelettrica per il riscaldamento.

"Questa è stata un'analisi esplorativa per vedere se possiamo utilizzare il telerilevamento per capire come vengono utilizzati i serbatoi su scala globale, " ha detto Ryan.

Smith afferma di aspettarsi che i satelliti svolgano un ruolo sempre più importante nello studio del ciclo dell'acqua terrestre. Negli ultimi anni, ha lavorato con la NASA alla missione Surface Water and Ocean Topography, che sarà interamente dedicato a questo tipo di ricerca.

"Penso che nei prossimi tre anni assisteremo a un'esplosione di dati idrologici satellitari di alta qualità, e avremo un'idea molto migliore di cosa sta succedendo con l'acqua in tutto il pianeta, " ha detto Smith. "Ciò avrà implicazioni per la sicurezza, accordi transfrontalieri sulle acque, previsione del futuro delle colture e altro ancora. Siamo proprio sull'orlo di una nuova comprensione dell'idrologia del nostro pianeta".