Un nuevo estudio de Columbia Engineering indica que el mundo experimentará sequías y aridez más frecuentes y extremas que las que se experimentan actualmente en el próximo siglo. agravado tanto por el cambio climático como por los procesos tierra-atmósfera. Los investigadores demuestran que la sequía simultánea del suelo y la aridez atmosférica son impulsadas en gran medida por una serie de procesos tierra-atmósfera y circuitos de retroalimentación. También encontraron que la retroalimentación tierra-atmósfera intensificaría aún más la sequía simultánea del suelo y la aridez atmosférica en un clima más cálido. El estudio fue publicado hoy en Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) .

Si bien estudios anteriores han analizado cómo los procesos atmosféricos y oceánicos impulsan los extremos climáticos, el equipo de ingeniería de Columbia se ha centrado en examinar y modelar los procesos tierra-atmósfera, especialmente al establecer extremos concurrentes que pueden ser muy destructivos. Sequía del suelo, representado por muy baja humedad del suelo, y aridez atmosférica, representado por un déficit de presión de vapor muy alto, una combinación de alta temperatura y baja humedad atmosférica, son los dos principales factores de estrés que impulsan la mortalidad generalizada de la vegetación y la reducción de la absorción de carbono terrestre. La sequía simultánea del suelo y la aridez atmosférica es un período de tiempo en el que la humedad del suelo es extremadamente baja y el déficit de presión de vapor es extremadamente alto.

"La sequía simultánea del suelo y la aridez atmosférica tienen impactos dramáticos en la vegetación natural, agricultura, industria, y salud pública, "dice Pierre Gentine, profesor asociado de ingeniería ambiental y de la tierra y afiliado al Earth Institute. "La intensificación futura de la sequía simultánea del suelo y la aridez atmosférica sería desastrosa para los ecosistemas y tendría un gran impacto en todos los aspectos de nuestras vidas".

Los investigadores combinaron conjuntos de datos de reanálisis y experimentos de modelos para identificar los principales procesos tierra-atmósfera que conducen a la sequía simultánea del suelo y la aridez atmosférica. y utilizó modelos climáticos y métodos estadísticos para evaluar cómo los procesos tierra-atmósfera afectarían la frecuencia e intensidad de la sequía simultánea del suelo y la aridez atmosférica en el clima futuro. El desafío al que se enfrentaron fue cómo aislar el impacto de las retroalimentaciones tierra-atmósfera sobre la sequía y la aridez simultáneas. Después de probar muchos métodos diferentes, trabajaron con los científicos del GLACE-CMIP5 (Experimento de acoplamiento global de la atmósfera terrestre - Proyecto de intercomparación de modelos acoplados) en el Instituto de Ciencias Atmosféricas y Climáticas de ETH Zurich y utilizaron sus experimentos con modelos.

El grupo de Gentine es el primero en aislar este fenómeno y se sorprendió de que su trabajo produjera hallazgos tan dramáticos.

"La mayoría de los grupos se han centrado en evaluar sequías y olas de calor simultáneas, pero estamos encontrando un acoplamiento más fuerte entre la sequía y la aridez que entre la sequía y las olas de calor, "dice Sha Zhou, autor principal del estudio y un postdoctorado que trabaja con Gentine. "La sequía y la aridez simultáneas también tienen un impacto más fuerte en el ciclo del carbono, por lo que sentimos que este era un punto crítico para estudiar".

El equipo descubrió que la retroalimentación de la sequía del suelo en la atmósfera es en gran parte responsable del aumento de la frecuencia e intensidad de la aridez atmosférica. Además, la retroalimentación de la humedad del suelo-precipitación contribuye a condiciones más frecuentes de precipitaciones extremadamente bajas y condiciones de humedad del suelo en la mayoría de las regiones. Estos circuitos de retroalimentación conducen a una alta probabilidad de sequía simultánea del suelo y aridez extrema. Las simulaciones de CMIP5 sugieren que las retroalimentaciones tierra-atmósfera aumentarán aún más la frecuencia e intensidad de la sequía y la aridez concurrentes en el siglo XXI, con impactos humanos y ecológicos potencialmente grandes.

los PNAS El estudio destaca la importancia de la variabilidad de la humedad del suelo para permitir una serie de procesos y circuitos de retroalimentación que afectan el clima cercano a la superficie de la Tierra.

Dice Gentine, "Es fundamental que cuantifiquemos y evaluemos mejor la representación de estos procesos en nuestros modelos climáticos. La representación precisa del modelo tanto de la variabilidad de la humedad del suelo como de las retroalimentaciones asociadas es crucial si queremos proporcionar simulaciones confiables de la frecuencia, duración, y la intensidad de los eventos compuestos de sequía y aridez y de sus cambios en un clima más cálido. Por último, esto nos ayudará a mitigar los riesgos futuros asociados con estos eventos ".