Los humanos han tenido un impacto notable en el planeta, desde la tala de bosques para la agricultura y la urbanización hasta la alteración de la química de la atmósfera con combustibles fósiles. Ahora, un nuevo estudio en la revista Naturaleza revela por primera vez el alcance del impacto humano en el ciclo global del agua.

El estudio utilizó Ice de la NASA, Satélite de elevación de nubes y tierra (ICESat-2) para recopilar el mayor conjunto de datos de niveles de agua estacionales en más de 227, 000 lagos, estanques y embalses en todo el mundo. Los datos revelan que, aunque los embalses gestionados por humanos comprenden solo un pequeño porcentaje de todos los cuerpos de agua, representan el 57% del total de cambios estacionales de almacenamiento de agua a nivel mundial.

"Tendemos a pensar en el ciclo del agua como un sistema puramente natural:la lluvia y el deshielo desembocan en los ríos, que corren hacia el océano donde la evaporación comienza de nuevo todo el ciclo, "dijo Sarah Cooley, investigador postdoctoral en la Universidad de Stanford que lanzó el proyecto de investigación mientras era estudiante de posgrado en la Universidad de Brown. "Pero los humanos en realidad están interviniendo sustancialmente en ese ciclo. Nuestro trabajo demuestra que los humanos son responsables de la mayor parte de la variabilidad estacional del almacenamiento de agua superficial en la Tierra".

Cooley dirigió el trabajo con Laurence Smith, profesor de ciencias ambientales en Brown, y Johnny Ryan, investigador postdoctoral en el Instituto de Brown para el Medio Ambiente y la Sociedad.

Los investigadores dicen que el estudio proporciona una línea de base crítica para rastrear el ciclo hidrológico global a medida que el cambio climático y el crecimiento de la población ejercen nuevas tensiones sobre los recursos de agua dulce.

Un conjunto de datos extraordinario

Lanzado a órbita en 2018, La misión principal de ICESat-2 es rastrear los cambios en el grosor y la elevación de las capas de hielo en todo el mundo. Lo hace con un altímetro láser, que utiliza pulsos de luz para medir la elevación con una precisión de 25 milímetros. Cooley, que tiene experiencia en el uso de satélites para estudiar los niveles de agua en los lagos árticos, estaba interesado en llevar la capacidad de medición precisa del satélite a los niveles de los lagos en todo el mundo.

Cooley dice que el altímetro láser de ICESat-2 tiene una resolución mucho mayor que los instrumentos utilizados para medir los niveles de agua en el pasado. Eso hizo posible reunir una gran cantidad de conjunto de datos precisos que incluían pequeños estanques y embalses.

"Con satélites más antiguos, tienes que promediar los resultados en un área grande, que limita las observaciones a solo los lagos más grandes del mundo, ", Dijo Cooley." ICESat tiene una huella pequeña, para que podamos obtener niveles para lagos pequeños a los que no podíamos acercarnos antes. Eso fue importante para comprender la dinámica mundial del agua, ya que la mayoría de los lagos y embalses son bastante pequeños ".

De octubre de 2018 a julio de 2020, el satélite midió los niveles de agua en 227, 386 cuerpos de agua, que varían en tamaño desde los Grandes Lagos estadounidenses hasta estanques con áreas de menos de una décima parte de una milla cuadrada. Cada cuerpo de agua se observó en diferentes épocas del año para rastrear los cambios en los niveles de agua. Los investigadores cotejaron los cuerpos de agua que observaron con una base de datos de reservorios en todo el mundo para identificar qué cuerpos de agua estaban controlados por humanos y cuáles eran naturales.

Si bien países como EE. UU. Y Canadá miden los niveles de los embalses y ponen esa información a disposición del público, muchos países no publican esos datos. Y muy pocos lagos y estanques que no son embalses están medidos. Así que no había forma de hacer este análisis sin las observaciones precisas del satélite, dijeron los investigadores.

Comandando el ciclo del agua

El estudio encontró que, si bien los lagos y estanques naturales variaban estacionalmente en un promedio de 0,22 metros, los embalses gestionados por humanos variaron en .86 metros. Agregado junto, la variación mucho mayor en los embalses en comparación con los lagos naturales significa que los embalses representan el 57% de la variación total. En algunos lugares, sin embargo, La influencia humana fue incluso más fuerte que eso. Por ejemplo, en regiones áridas como el Medio Oriente, Oeste americano, India y África del Sur, la variabilidad atribuida al control humano aumenta al 90% o más.

"De todos los cambios de volumen en los cuerpos de agua dulce alrededor del planeta, todas las inundaciones, sequías y deshielo que empujan los niveles de los lagos hacia arriba y hacia abajo; los humanos se han apoderado de casi el 60% de esa variabilidad, "Dijo Smith." Esa es una tremenda influencia en el ciclo del agua. En términos de impacto humano en el planeta, esto está a la altura de los impactos en la cobertura terrestre y la química atmosférica ".

Como primera cuantificación global de los impactos humanos en el ciclo del agua, Los resultados proporcionarán una línea de base crucial para futuras investigaciones sobre cómo los impactos afectan los ecosistemas de todo el mundo. dicen los investigadores.

En un estudio separado publicado recientemente en Cartas de investigación geofísica , el equipo de investigación pudo utilizar los datos de ICESat-2 para arrojar luz sobre cómo se está utilizando el agua del embalse. El estudio mostró que en lugares como Oriente Medio, Los niveles de los embalses tienden a ser más bajos en verano y más altos en invierno. Eso sugiere que el agua se libera en la estación seca para riego y agua potable. A diferencia de, la tendencia en lugares como Escandinavia fue la opuesta. Allí, el agua se libera en el invierno para generar energía hidroeléctrica para calefacción.

"Este fue un análisis exploratorio para ver si podemos usar la teledetección para comprender cómo se utilizan los reservorios a escala global, "Dijo Ryan.

Smith dice que espera que los satélites desempeñen un papel cada vez más importante en el estudio del ciclo del agua de la Tierra. Durante los últimos años, Ha estado trabajando con la NASA en la misión Surface Water and Ocean Topografía, que se dedicará íntegramente a este tipo de investigaciones.

"Creo que en los próximos tres años veremos una explosión de datos hidrológicos satelitales de alta calidad, y tendremos una idea mucho mejor de lo que está pasando con el agua en todo el planeta, ", Dijo Smith." Eso tendrá implicaciones para la seguridad, acuerdos de aguas transfronterizas, pronosticar futuros de cultivos y más. Estamos al borde de una nueva comprensión de la hidrología de nuestro planeta ".