Serie temporali di anomalie di stoccaggio dell'acqua terrestre ricostruite (TWSA) e TWSA stimate da GRACE JPL-M sui bacini (a) dell'Amu Darya e (b) dell'Indo. La linea rossa mostra le osservazioni GRACE, mentre la linea blu mostra la media dell'insieme dei TWSA ricostruiti da nove GCM (Tabella S2). Le ombre rappresentano un intervallo di incertezza di ±1 deviazione standard tra gli output di diversi GCM. Credito:Penn State, Università di Tsinghua
L'altopiano tibetano, noto come la "torre dell'acqua" dell'Asia, fornisce acqua dolce a quasi 2 miliardi di persone che vivono a valle. Una nuova ricerca guidata da scienziati della Penn State, della Tsinghua University e dell'Università del Texas ad Austin prevede che il cambiamento climatico, in uno scenario di debole politica climatica, causerà un calo irreversibile dello stoccaggio di acqua dolce nella regione, costituendo un collasso totale dell'approvvigionamento idrico per l'Asia centrale e l'Afghanistan e un crollo quasi totale per l'India settentrionale, il Kashmir e il Pakistan entro la metà del secolo.
"La prognosi non è buona", ha detto Michael Mann, illustre professore di scienze dell'atmosfera, Penn State. "In uno scenario 'business as usual', in cui non riusciremo a ridurre significativamente la combustione di combustibili fossili nei prossimi decenni, possiamo aspettarci un quasi collasso, ovvero una perdita di quasi il 100%, della disponibilità di acqua nelle regioni a valle dell'altopiano tibetano. Sono rimasto sorpreso di quanto sia ampia la diminuzione prevista anche in uno scenario di modesta politica climatica".
Secondo i ricercatori, nonostante la sua importanza, gli impatti dei cambiamenti climatici sull'immagazzinamento dell'acqua terrestre (TWS) passato e futuro, che include tutte le acque sotterranee e sotterranee, nell'altopiano tibetano sono stati in gran parte sottoesplorati.
"L'altopiano tibetano fornisce una parte sostanziale della domanda di acqua per quasi 2 miliardi di persone", ha affermato Di Long, professore associato di ingegneria idrologica, Università di Tsinghua. "Lo stoccaggio dell'acqua terrestre in questa regione è fondamentale per determinare la disponibilità idrica ed è altamente sensibile ai cambiamenti climatici."
Mann ha aggiunto che mancava un solido benchmark per i cambiamenti TWS che si sono già verificati nell'altopiano tibetano. Inoltre, ha affermato, l'assenza di proiezioni future affidabili di TWS limita qualsiasi guida sul processo decisionale, nonostante il fatto che l'altopiano tibetano sia stato a lungo considerato un hotspot del cambiamento climatico.
Per colmare queste lacune di conoscenza, il team ha utilizzato misurazioni "dall'alto verso il basso" - o basate sul satellite - e "dal basso verso l'alto" - o da terra - della massa d'acqua nei ghiacciai, nei laghi e nelle sorgenti sotterranee, combinate con l'apprendimento automatico tecniche per fornire un punto di riferimento dei cambiamenti TWS osservati negli ultimi due decenni (2002-2020) e delle proiezioni nei prossimi quattro decenni (2021-2060).
Laghi, ghiacciai e grandi bacini fluviali sull'altopiano tibetano. I bacini endoreici sono mostrati in viola chiaro e i bacini esoreici in giallo chiaro. I grafici a barre mostrano i cambiamenti TWS (TWSC) per ciascun bacino (vengono mostrati solo i bacini con trend TWS ≥ 1,0 Gt/anno) nel periodo 2002-2017, stimati dalla soluzione GRACE JPL-M. Le barre blu rappresentano l'aumento di massa in TWS, mentre le barre rosse rappresentano la perdita di massa e la dimensione della barra rappresenta l'entità dei cambiamenti TWS (Gt/anno). I valori specifici per le modifiche TWS sono mostrati in ogni bacino. Credito:Penn State, Università di Tsinghua
Mann ha spiegato che i progressi nelle missioni satellitari Gravity Recovery e Climate Experiment (GRACE) hanno fornito opportunità senza precedenti per quantificare i cambiamenti TWS su larga scala. Tuttavia, studi precedenti non hanno esplorato la sensibilità delle soluzioni GRACE utilizzando fonti di dati indipendenti a terra, portando a una mancanza di consenso sui cambiamenti TWS nella regione.
"Rispetto agli studi precedenti, stabilire la coerenza tra gli approcci top-down e bottom-up è ciò che ci dà fiducia in questo studio che possiamo misurare con precisione i cali di TWS che si sono già verificati in questa regione critica", ha affermato.
Successivamente, i ricercatori hanno utilizzato una nuova tecnica di apprendimento automatico basata su rete neurale per mettere in relazione questi cambiamenti osservati nello stoccaggio totale dell'acqua con variabili climatiche chiave, tra cui temperatura dell'aria, precipitazioni, umidità, copertura nuvolosa e luce solare in entrata. Dopo aver "addestrato" questo modello di rete neurale artificiale, sono stati in grado di osservare come è probabile che i cambiamenti climatici futuri previsti influiranno sullo stoccaggio dell'acqua in questa regione.
Tra i loro risultati, pubblicati oggi (15 agosto) sulla rivista Nature Climate Change , il team ha scoperto che il cambiamento climatico negli ultimi decenni ha portato a un grave impoverimento di TWS (-15,8 gigatonnellate/anno) in alcune aree dell'altopiano tibetano e sostanziali aumenti di TWS (5,6 gigatonnellate/anno) in altre, probabilmente a causa della competizione effetti del ritiro dei ghiacciai, del degrado del terreno ghiacciato stagionalmente e dell'espansione del lago.
Le proiezioni del team per il futuro TWS in uno scenario di emissioni di carbonio moderate, in particolare lo scenario di emissioni SSP2-4.5 di fascia media, suggeriscono che l'intero altopiano tibetano potrebbe subire una perdita netta di circa 230 gigatonnellate entro la metà del 21° secolo (2031-2060 ) rispetto a una linea di base dell'inizio del 21° secolo (2002-2030).
Più in particolare, le proiezioni sulla perdita d'acqua in eccesso per il bacino dell'Amu Darya, che fornisce acqua all'Asia centrale e all'Afghanistan, e il bacino dell'Indo, che fornisce acqua all'India settentrionale, al Kashmir e al Pakistan, indicano un calo del 119% e del 79% dell'acqua. capacità di fornitura, rispettivamente.
Cambiamenti previsti nel TWS e nei fattori climatici associati nel TP fino alla metà del 21° secolo in SSP2-4.5. (a‒c) Modelli spaziali delle tendenze lineari per TWS ricostruiti dal DNN sul TP durante (a) gli ultimi due decenni (2002-2020), (b) il prossimo decennio (2021-2030) e (c) la metà -21° secolo (2031‒2060). La punteggiatura in (a) e (b) contrassegna le regioni che hanno una tendenza significativa (il test di Mann-Kendall a un livello di significatività del 5%). (d‒g) La differenza tra lo stato medio di 30 anni per il periodo 2031-2060 rispetto alla media per il periodo 2002-2021 in (d) TWS ricostruita, (e) precipitazioni annuali, (f) temperatura media annuale, e (g) radiazione solare. Tutti i risultati sono stati stimati dalla media dell'insieme di nove GCM nello scenario SSP2-4.5 di fascia media. Credito:Penn State, Università di Tsinghua
"Il nostro studio fornisce approfondimenti sui processi idrologici che interessano gli approvvigionamenti di acqua dolce di alta montagna che servono grandi popolazioni asiatiche a valle", ha affermato Long. "Esaminando le interazioni tra il cambiamento climatico e il TWS nel periodo storico e nel futuro entro il 2060, questo studio funge da base per guidare la ricerca futura e la gestione da parte dei governi e delle istituzioni di migliori strategie di adattamento."
In effetti, ha aggiunto Mann, "Le sostanziali riduzioni delle emissioni di carbonio nel prossimo decennio, come gli Stati Uniti sono ora sul punto di ottenere grazie al recente Inflation Reduction Act, possono limitare il riscaldamento aggiuntivo e i cambiamenti climatici associati alla base del previsto crollo del tibetano Torri d'acqua dell'altopiano. Ma anche nel migliore dei casi, è probabile che ulteriori perdite siano inevitabili, il che richiederà un sostanziale adattamento alla diminuzione delle risorse idriche in questa regione vulnerabile e altamente popolata del mondo".
Mann ha osservato che per far fronte alla crescente carenza idrica in futuro potrebbero essere necessarie fonti di approvvigionamento idrico più alternative, compresi progetti intensificati di estrazione delle acque sotterranee e di trasferimento dell'acqua. + Esplora ulteriormente
