El río Colorado hace posible la vida en muchas ciudades occidentales y apoya la agricultura que sustenta a las personas en todo el país. La mayor parte del agua del río comienza cuando se derrite la nieve de las cuencas montañosas de Colorado, Utah y Wyoming, y un clima más cálido reducirá drásticamente estos caudales, según una nueva investigación.
Investigadores del Instituto de Investigación del Desierto (DRI), el USGS y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley se unieron para el nuevo estudio, publicado el 23 de mayo en Nature Water. .
Al aplicar el calentamiento a las condiciones históricas del East River en Colorado y utilizar simulaciones por computadora para observar el impacto en el caudal y los niveles de agua subterránea, los científicos descubrieron que el almacenamiento de agua subterránea caería a los niveles más bajos conocidos después del primer año extremadamente seco y no lograría recuperarse ni siquiera después de múltiples períodos húmedos. Cuando los niveles de agua subterránea caen, los flujos de los arroyos son atraídos hacia el nivel freático en lugar de contribuir al flujo del río Colorado.
"Descubrimos que el agua subterránea es muy importante", dice Rosemary Carroll, Ph.D., profesora investigadora de hidrología del DRI y autora principal del estudio. "Incluso con los períodos húmedos históricamente observados en el modelo, el agua subterránea no puede recuperarse de un solo año de sequía bajo el calentamiento de finales de siglo".
El río Colorado ha estado en un estado de sequía durante décadas, lo que ha creado tensiones en torno a los derechos de agua en todo el suroeste. Los científicos han quedado perplejos por la caída de los niveles de los ríos incluso en años relativamente húmedos:en 2021, la cuenca superior del río Colorado alcanzó el 80 % de la capa de nieve normal, pero solo entregó el 30 % del caudal promedio al río.
Los autores del estudio querían examinar cómo el calentamiento en las cuencas montañosas puede estar contribuyendo a este fenómeno. El aumento de las temperaturas altera el equilibrio entre las nevadas y la disponibilidad de agua de varias maneras, incluida una mayor evaporación de la nieve (conocida como sublimación), más precipitaciones que caen en forma de lluvia en lugar de nieve y un derretimiento más frecuente durante el invierno.
Las investigaciones anteriores han pasado por alto en gran medida el papel del agua subterránea y cómo puede amortiguar o intensificar la pérdida de caudal debido al cambio climático.
"Estoy muy interesado en la relación entre las contribuciones del agua subterránea y el caudal; ese ha sido un tema recurrente en mi investigación durante mucho tiempo", dice Carroll. "Muchos estudios indican que, a corto plazo, la liberación de agua subterránea al flujo de los ríos ayudará a amortiguar los impactos de la sequía, pero antes de este estudio, no teníamos ningún conocimiento sobre lo que eso significaría a largo plazo".
Los autores del estudio utilizaron el East River como foco de la investigación porque es representativo de las cabeceras del río Colorado, así como de la importante infraestructura de monitoreo del clima y del agua disponible. Las observaciones terrestres y los mapas aéreos miden la profundidad y densidad de la capa de nieve, el caudal de los arroyos, la cobertura vegetal y los niveles de agua subterránea, entre muchas otras mediciones en toda la cuenca.
Se utilizaron datos históricos de 1987 a 2022 para crear el modelo informático. Luego, el equipo de investigación aplicó 4 grados Celsius de calentamiento a este período de dos maneras:para una simulación, el calentamiento se aplicó constantemente a lo largo del tiempo, mientras que en simulaciones posteriores, el calentamiento se aplicó a cada estación de forma independiente.
El enfoque permitió a los científicos examinar los diferentes impactos del calentamiento entre estaciones. Cuatro grados Celsius es representativo del clima proyectado para finales de siglo basándose en un calentamiento observado de aproximadamente 0,4 grados Celsius por década en la cuenca. La simulación no tiene en cuenta los cambios probables en la vegetación durante el mismo período de tiempo.
El estudio demostró que las temperaturas constantemente más cálidas provocaron fuertes descensos en los niveles de agua subterránea que no pudieron recuperarse a los niveles promedio históricos durante los períodos húmedos. Aislar el calentamiento estacional demostró el fuerte impacto de los veranos más cálidos en la disminución del nivel freático, a medida que la atmósfera aumenta las tasas de evaporación, las plantas aumentan su absorción de agua y los suelos se secan. Los mayores descensos en la elevación del nivel freático se producen en los bosques subalpinos, donde los bosques de coníferas son más densos.
"A medida que desciende el nivel del agua subterránea, se pierde más caudal hacia el nivel freático", dice Carroll. "Cuando las precipitaciones son escasas, el East River deja de fluir durante una parte del verano. Por supuesto, esto tendría efectos dramáticos en la salud ecológica y el riego agrícola".
Al incluir la disminución de los niveles freáticos en el análisis, el estudio encontró que las reducciones del caudal casi se duplican en comparación con las simulaciones que examinaron los impactos del cambio climático en la región sin tener en cuenta la disminución del agua subterránea. Esto se debe a los múltiples impactos que ocurren simultáneamente:menos agua fluye hacia los arroyos desde los acuíferos, mientras que más agua de los arroyos drena hacia el suelo.
La investigación demuestra la necesidad de gestionar conjuntamente los bosques y las aguas subterráneas en la cuenca superior del río Colorado, así como tener en cuenta el intercambio de aguas superficiales y subterráneas en las cuencas montañosas, para minimizar la disminución del caudal debido al cambio climático, afirma Carroll.
"Pienso en el agua subterránea como una cuenta de ahorros", añade. "La capa de nieve es como su cuenta corriente; cambia de año en año. El agua subterránea es una inversión a más largo plazo:puede suavizar los años realmente húmedos y secos. Pero si comienza a reducir consistentemente esa agua subterránea año tras año, entonces no podrá Ya no podemos modular esos extremos."
Más información: Se espera que la disminución del almacenamiento de agua subterránea amplifique las reducciones del caudal de los arroyos de montaña en un mundo más cálido, Nature Water (2024). www.nature.com/articles/s44221-024-00239-0
Información de la revista: Agua Natural
Proporcionado por el Instituto de Investigación del Desierto
