Serie temporal de anomalías de almacenamiento de agua terrestre reconstruidas (TWSA) y TWSA estimadas a partir de GRACE JPL-M sobre las cuencas (a) Amu Darya y (b) Indus. La línea roja muestra las observaciones de GRACE, mientras que la línea azul muestra la media del conjunto de TWSA reconstruida a partir de nueve GCM (Tabla S2). Las sombras representan el rango de incertidumbre de ±1 desviación estándar entre los resultados de diferentes GCM. Crédito:Penn State, Universidad de Tsinghua
La meseta tibetana, conocida como la "torre de agua" de Asia, suministra agua dulce a casi 2 mil millones de personas que viven río abajo. Una nueva investigación dirigida por científicos de Penn State, la Universidad Tsinghua y la Universidad de Texas en Austin proyecta que el cambio climático, bajo un escenario de política climática débil, provocará disminuciones irreversibles en el almacenamiento de agua dulce en la región, lo que constituirá un colapso total del suministro de agua. para Asia central y Afganistán y un colapso casi total para el norte de la India, Cachemira y Pakistán a mediados de siglo.
"El pronóstico no es bueno", dijo Michael Mann, distinguido profesor de ciencias atmosféricas de Penn State. "En un escenario de 'negocios como siempre', donde no logramos reducir significativamente la quema de combustibles fósiles en las próximas décadas, podemos esperar un colapso cercano, es decir, una pérdida de casi el 100%, de la disponibilidad de agua en las regiones río abajo de la meseta tibetana. Me sorprendió lo grande que es la disminución pronosticada incluso en un escenario de política climática modesta".
Según los investigadores, a pesar de su importancia, los impactos del cambio climático en el almacenamiento de agua terrestre (TWS) pasado y futuro, que incluye todas las aguas superficiales y subterráneas, en la meseta tibetana han sido poco explorados.
"La meseta tibetana satisface una parte sustancial de la demanda de agua de casi 2.000 millones de personas", dijo Di Long, profesor asociado de ingeniería hidrológica de la Universidad de Tsinghua. "El almacenamiento de agua terrestre en esta región es crucial para determinar la disponibilidad de agua y es muy sensible al cambio climático".
Mann agregó que falta un punto de referencia sólido para los cambios de TWS que ya han ocurrido en la meseta tibetana. Además, dijo, la ausencia de proyecciones futuras confiables de TWS limita cualquier orientación sobre la formulación de políticas, a pesar de que la meseta tibetana se ha considerado durante mucho tiempo un punto crítico del cambio climático.
Para llenar estos vacíos de conocimiento, el equipo utilizó mediciones "de arriba hacia abajo" (o basadas en satélites) y "de abajo hacia arriba" (o basadas en tierra) de la masa de agua en glaciares, lagos y fuentes subterráneas, combinadas con aprendizaje automático. técnicas para proporcionar un punto de referencia de los cambios TWS observados en las últimas dos décadas (2002-2020) y proyecciones para las próximas cuatro décadas (2021-2060).
Lagos, glaciares y principales cuencas fluviales de la meseta tibetana. Las cuencas endorreicas se muestran en morado claro y las exorreicas en amarillo claro. Los diagramas de barras muestran los cambios de TWS (TWSC) para cada cuenca (solo se muestran las cuencas con tendencias de TWS ≥ 1,0 Gt/año) durante 2002‒2017, estimados a partir de la solución GRACE JPL-M. Las barras azules representan la ganancia de masa en TWS, mientras que las barras rojas representan la pérdida de masa y el tamaño de la barra representa la magnitud de los cambios de TWS (Gt/año). Los valores específicos para los cambios de TWS se muestran en cada cuenca. Crédito:Penn State, Universidad de Tsinghua
Mann explicó que los avances en las misiones satelitales Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) han brindado oportunidades sin precedentes para cuantificar los cambios de TWS a gran escala. Sin embargo, estudios previos no han explorado la sensibilidad de las soluciones GRACE utilizando fuentes de datos terrestres independientes, lo que lleva a una falta de consenso con respecto a los cambios de TWS en la región.
"En comparación con estudios anteriores, establecer la consistencia entre los enfoques de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba es lo que nos da confianza en este estudio de que podemos medir con precisión las disminuciones en TWS que ya han ocurrido en esta región crítica", dijo.
A continuación, los investigadores utilizaron una nueva técnica de aprendizaje automático basada en redes neuronales para relacionar estos cambios observados en el almacenamiento total de agua con variables climáticas clave, como la temperatura del aire, la precipitación, la humedad, la cobertura de nubes y la luz solar entrante. Una vez que "entrenaron" este modelo de red neuronal artificial, pudieron ver cómo es probable que los cambios climáticos futuros proyectados afecten el almacenamiento de agua en esta región.
Entre sus resultados, que se publicaron hoy (15 de agosto) en la revista Nature Climate Change , el equipo descubrió que el cambio climático en las últimas décadas ha llevado a un agotamiento severo de TWS (-15,8 gigatoneladas/año) en ciertas áreas de la meseta tibetana y aumentos sustanciales de TWS (5,6 gigatoneladas/año) en otras, probablemente debido a la competencia efectos del retroceso de los glaciares, la degradación del suelo congelado estacionalmente y la expansión de los lagos.
Las proyecciones del equipo para el futuro TWS bajo un escenario de emisiones de carbono moderadas, específicamente, el escenario de emisiones SSP2-4.5 de rango medio, sugieren que toda la meseta tibetana podría experimentar una pérdida neta de alrededor de 230 gigatoneladas para mediados del siglo XXI (2031-2060). ) en relación con una referencia de principios del siglo XXI (2002-2030).
Más específicamente, las proyecciones de exceso de pérdida de agua para la cuenca de Amu Darya, que suministra agua a Asia central y Afganistán, y la cuenca del Indo, que suministra agua al norte de la India, Cachemira y Pakistán, indican una disminución del 119% y 79% en agua. capacidad de suministro, respectivamente.
Cambios proyectados en TWS y factores climáticos asociados sobre el TP hasta mediados del siglo XXI bajo SSP2-4.5. (a‒c) Patrones espaciales de tendencias lineales para TWS reconstruidos por DNN en el TP durante (a) las últimas dos décadas (2002‒2020), (b) la próxima década (2021‒2030) y (c) mediados -siglo XXI (2031-2060). El punteado en (a) y (b) marca las regiones que tienen una tendencia significativa (la prueba de Mann-Kendall a un nivel de significancia del 5%). (d‒g) La diferencia entre el estado promedio de 30 años para el período 2031-2060 en relación con el promedio para el período 2002-2021 en (d) TWS reconstruido, (e) precipitación anual, (f) temperatura promedio anual, y (g) radiación solar. Todos los resultados se estimaron a partir de la media del conjunto de nueve GCM en el escenario de rango medio SSP2-4.5. Crédito:Penn State, Universidad de Tsinghua
"Nuestro estudio proporciona información sobre los procesos hidrológicos que afectan los suministros de agua dulce de alta montaña que sirven a grandes poblaciones asiáticas río abajo", dijo Long. "Al examinar las interacciones entre el cambio climático y el TWS en el período histórico y en el futuro para 2060, este estudio sirve como base para guiar futuras investigaciones y la gestión por parte de gobiernos e instituciones de mejores estrategias de adaptación".
De hecho, añadió Mann, "las reducciones sustanciales en las emisiones de carbono durante la próxima década, como las que Estados Unidos está ahora a punto de lograr gracias a la reciente Ley de Reducción de la Inflación, pueden limitar el calentamiento adicional y los cambios climáticos asociados detrás del colapso previsto Torres de agua de la meseta. Pero incluso en el mejor de los casos, es probable que sean inevitables más pérdidas, lo que requerirá una adaptación sustancial a la disminución de los recursos hídricos en esta región vulnerable y altamente poblada del mundo".
Mann señaló que es posible que se necesiten más fuentes alternativas de suministro de agua, incluidos proyectos intensificados de extracción y transferencia de agua subterránea, para satisfacer la escasez de agua amplificada en el futuro. Los datos de observación y de modelado ayudan a comprender mejor el Tercer Polo
