La Terra ha perso abbastanza umidità del suolo negli ultimi 40 anni da cambiare la rotazione del pianeta e spostare la posizione del Polo Nord, secondo un nuovo studio pubblicato oggi su Science che traccia come le attività umane abbiano interrotto il ciclo globale dell’acqua. La perdita persistente di acqua dalla terra agli oceani ha prosciugato enormi porzioni di ogni continente e potrebbe essere irreversibile, hanno detto questa settimana gli scienziati che descrivono la nuova ricerca.
“Grandi regioni in Asia orientale e centrale, Africa centrale e Nord e Sud America mostrano un pronunciato esaurimento” tra il 2003 e il 2007, hanno scritto gli autori. Quando hanno esteso il periodo di tempo al 2021, l’esaurimento dell’umidità del suolo è cresciuto abbastanza da coprire quelle aree e ha incluso anche l’Europa e la parte orientale degli Stati Uniti.
“Questo studio fornisce prove robuste di un cambiamento irreversibile nelle fonti di acqua terrestre sotto i cambiamenti climatici attuali,” ha detto Luis Samaniego, ricercatore in idrologia presso il Centro di Ricerca Ambientale Helmholtz UFZ a Lipsia, Germania.
“I continenti si stanno prosciugando nel tempo,” ha detto Samaniego, che non è stato coinvolto nel nuovo studio ma ha scritto un articolo correlato su Science.
In alcune regioni, ci dovrebbe essere una piovosità ben al di sopra della media per 10 anni consecutivi per recuperare da periodi prolungati di siccità, ha detto.
“Puoi dimenticarlo. Non sarà così. Questo è permanente, almeno per la nostra scala temporale,” ha detto.
“Su una scala temporale più lunga, di milioni di anni… la Terra potrebbe diventare secca come Marte,” ha aggiunto. “La Terra potrebbe diventare un deserto senza atmosfera, ma non credo che sia dove vogliamo vivere.”
Il nuovo studio descrive la “magnitudine dei cambiamenti che stiamo causando,” ha detto. “Perché alla fine, ciò che sta creando questo cambiamento nell’umidità è questa minuscola molecola di CO2 che continuiamo a pompare e pompare e pompare, e questo sta creando un’instabilità nell’atmosfera.”
Quando i ricercatori hanno combinato i dati satellitari sull’acqua nei suoli, le misurazioni del livello del mare e le osservazioni delle precipitazioni, hanno trovato una “drammatica diminuzione dell’umidità del suolo.” I suoli hanno perso circa 1.614 gigatoni di acqua tra il 2000 e il 2002, un grande passo indietro nell’umidità globale del suolo da cui non c’è stato recupero. Invece, l’esaurimento è continuato, con i suoli che hanno perso ulteriori 1.009 gigatoni di acqua dal 2003 al 2016. In confronto, la calotta glaciale della Groenlandia ha perso circa 900 gigatoni di acqua dal ghiaccio fuso tra il 2002 e il 2006.
I risultati suggeriscono che questo declino è principalmente guidato da cambiamenti nei modelli di precipitazione e dall’aumento della domanda evaporativa dovuta all’aumento delle temperature. A partire dal 2021, l’umidità del suolo non ha mostrato segni di recupero, hanno notato gli autori, aggiungendo che vedevano poche probabilità di recupero nelle attuali condizioni climatiche.
Il co-autore Dongryeol Ryu, un idrologo ambientale presso l’Università di Melbourne, ha detto che mentre i ricercatori esaminavano i dati, hanno visto un cambiamento nel livello del mare all’inizio degli anni 2000 che sembrava innaturale.
“Quando qualcosa sembra troppo strano o troppo nuovo, naturalmente, gli scienziati sospettano che ci siano stati degli errori,” ha detto. “Quindi abbiamo cercato di replicarlo usando misurazioni diverse.”
Quando hanno rimosso tutti i possibili fattori contributivi diversi dall’umidità del suolo dai loro calcoli, il grande salto nel livello medio globale del mare all’inizio degli anni 2000 è rimasto, e corrispondeva alla perdita di umidità del suolo, con circa 1 millimetro di aumento del livello medio globale del mare per ogni 360 gigatoni di acqua persa dalla terra, ha detto.
A un certo punto, “Potremmo vedere un prosciugamento di laghi e torrenti,” ha detto, anche se non è chiaro dove porterà la tendenza al prosciugamento. “Anche se hai piogge sufficienti, potrebbero continuare a prosciugarsi.”
Ha notato che, a livello globale, i finanziamenti per il monitoraggio a terra sono in diminuzione e il numero di stazioni di misurazione è in calo.
“Abbiamo bisogno di uno sforzo comunitario per questo, non solo di uno o due gruppi, perché ci sono così tanti tipi diversi di stazioni di monitoraggio,” ha detto. “Spero che possiamo mettere insieme tutti questi dati isolati per vedere se puntano nella stessa direzione.”
Movimento Polare
La redistribuzione dell’acqua può cambiare il modo in cui la Terra oscilla mentre ruota sul suo asse, quindi il team ha confrontato il “movimento polare” che mostra quell’oscillazione con il loro database completo di umidità del suolo, ha detto Ryu. I cambiamenti nella rotazione della Terra hanno correlato con la distribuzione cambiata dell’acqua sul pianeta, con l’oscillazione che si comportava come previsto con meno umidità nel suolo e più acqua negli oceani.
Il team di ricerca includeva il geoscienziato Clark Wilson, professore emerito presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti dell’Università del Texas, che studia la rotazione della Terra da 50 anni, a partire dalla sua dissertazione del 1976.
“All’inizio degli anni ’70, il movimento polare era solo una curiosità,” ha detto, “Ma ora, tutti hanno un ricevitore GPS nel loro cellulare, e l’intero sistema GPS e i sistemi di navigazione satellitare richiedono una conoscenza molto, molto accurata del movimento polare.”
Questo ha portato a un grande aumento del numero di persone che studiano l’oscillazione della Terra, ha detto.
Negli ultimi 100 anni, il rimbalzo post-glaciale della terra e la perdita di masse di ghiaccio hanno spostato la posizione esatta dell’asse di rotazione di circa 20 metri, ha detto.
Sapere dove si trova il punto esatto di rotazione rispetto ad altri punti fissi nello spazio è la base per tutta la navigazione GPS moderna, compresi i sistemi di guida missilistica, ma gli scienziati hanno anche capito presto che l’oscillazione della Terra forniva anche intuizioni sul cambiamento climatico globale.
“Il livello del mare globale ti dice i volumi totali di acqua, ma non dice da dove proviene,” ha detto. “Il movimento polare, d’altra parte, è sensibile alla distribuzione geografica della massa.”
La missione satellitare Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) lanciata nel 2002 ha permesso di osservare come la distribuzione della massa sul pianeta stava cambiando, in particolare attraverso la sua capacità di monitorare lo stoccaggio dell’acqua terrestre misurando i cambiamenti nella gravità.
“È una misurazione meravigliosa perché in passato, lo stoccaggio dell’acqua nel suolo veniva fatto perforando un pozzo e misurando il livello dell’acqua,” ha detto.
Quelle misurazioni isolate non aiutavano a definire un bilancio idrico globale che includesse fattori come l’evaporazione e il deflusso, rendendo impossibile modellare i cicli idrici a livello planetario, ha detto. “GRACE ha cambiato tutto questo.”
Siccità Globale?
Ryu, il ricercatore dell’Università di Melbourne, ha detto che è importante tornare agli anni ’80, quando la temperatura media globale ha iniziato ad aumentare bruscamente, per capire i cambiamenti che hanno misurato nel nuovo studio.
Inizialmente, gli scienziati erano perplessi dal fatto che il deficit di pressione del vapore, una misura di quanta umidità c’è nell’aria rispetto a quanto potrebbe contenere a una data temperatura, non aumentasse immediatamente per corrispondere all’aumento delle temperature, ha detto.
“Ma a partire dal 2000 circa, il deficit di pressione del vapore ha iniziato ad aumentare molto ripidamente, coincidente con il nostro periodo di analisi,” ha detto.
Le misurazioni satellitari che possono tracciare come il campo gravitazionale della Terra cambia nello spazio e nel tempo mostrano un accumulo di esaurimento delle acque sotterranee dal 2003 al 2009 in Australia, nella Valle Centrale della California e nel Medio Oriente. Un nuovo studio che si basa su quei dati mostra che c’è una tendenza globale alla perdita di umidità terrestre.
Questo ha coinciso con un “insolito” declino triennale delle precipitazioni globali dal 2000 al 2003, portando al declino dell’umidità del suolo che è persistito almeno fino al 2021. I due grandi declini sono stati all’inizio degli anni 2000 e nel 2015 e 2016, il secondo associato a un forte El Niño, una fase calda di un ciclo del Pacifico tropicale che sposta i modelli di pioggia globali. Un altro forte El Niño potrebbe portare a un altro grande passo indietro dell’umidità globale del suolo, ha detto.
Gli impatti regionali continuano a essere preoccupanti, ha detto, evidenziando un periodo di siccità altamente insolito e in corso nell’Amazzonia. “Se guardi i dati GRACE sull’Amazzonia, è davvero spaventoso,” ha detto.
La siccità, in molti casi, è un impatto a lento insorgere del riscaldamento globale, ha detto.
“Non visibile non significa che non sia importante,” ha detto. “Siamo molto, molto cauti riguardo alle inondazioni, ai terremoti e agli incendi, perché accadono nella scala temporale della nostra vita. Gli impatti sono molto visibili, ma la siccità è un disastro strisciante.”
La maggior parte delle misurazioni convenzionali della siccità si basano sulle precipitazioni e sulla potenziale evapotraspirazione, che possono suggerire un recupero a breve termine dalle condizioni di siccità, ma hanno solo una capacità limitata di rilevare l’esaurimento lento e a lungo termine dell’umidità del suolo. Ma le loro misurazioni dell’acqua terrestre in tutto il mondo hanno trovato declini persistenti, a volte in passi ripidi.
“Dopo uno shock di deficit di pioggia per un anno o due, eravamo soliti vedere un recupero, ma non più,” ha detto. “Questa è una preoccupazione molto seria.”
Sud-ovest Colpito Particolarmente Duro
Il modello globale identificato nel nuovo studio è emerso da quando i dati GRACE sono diventati disponibili, ha detto il ricercatore dell’acqua e co-autore Jay Famiglietti, professore di futuri globali presso la Scuola di Sostenibilità dell’Arizona State University.
“È ciò che il Gruppo Intergovernativo di Esperti sul Cambiamento Climatico ha previsto, cioè le aree umide diventano più umide e i tropici e le medie latitudini diventano più aride,” ha detto.
Il tasso di prosciugamento nelle medie latitudini è più alto, ha notato, a causa di un ciclo di feedback positivo in cui le persone usano più acque sotterranee man mano che le terre diventano più aride.
Gli strumenti sensibili basati su satellite consentono agli scienziati di misurare le variazioni relative del campo gravitazionale della Terra. I dati raccolti dalla missione Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) della NASA sono utilizzati in un nuovo studio per mostrare che molte regioni continentali stanno sperimentando un’aridificazione a lungo termine.
Le implicazioni della ricerca sono particolarmente profonde nel sud-ovest, ha detto, dove mostra che la regione dei Quattro Angoli si sta prosciugando da 30 o 40 anni.
“Questo mette davvero a rischio la nostra sicurezza alimentare, e mette anche a rischio l’economia del sud-ovest,” ha detto, notando l’importanza crescente delle industrie dei chip per computer e dei data center, che richiedono molta acqua.
Con la maggior parte della pioggia che cade nel sud-ovest che evapora già rapidamente, e quel tasso che aumenta con l’aumento delle temperature, fermare l’emorragia delle acque sotterranee lì è fondamentale per la sopravvivenza della regione.
“Con un inverno piovoso, ottieni un piccolo recupero delle acque sotterranee, ma poi ottieni un grande calo, e poi forse ottieni un altro piccolo recupero e un altro grande calo,” ha detto. “Lo paragono a una palla da tennis che rimbalza giù per le scale.
“È praticamente a senso unico. Dobbiamo mettere i freni, capendo che non otterremo più [acqua],” ha detto.