Come il cambiamento climatico influisce sulla nostra acqua

Questo post è stato scritto come parte della Settimana del clima di New York e dell’Anno dell’acqua della Columbia University.

Il cambiamento climatico ha un impatto sull’acqua mondiale in modi complessi. Si consideri un diagramma del ciclo dell’acqua, come quello qui sotto; il riscaldamento globale sta alterando quasi ogni fase del diagramma. Questi cambiamenti metteranno sotto pressione le forniture di acqua potabile, la produzione alimentare, i valori delle proprietà e altro ancora, negli Stati Uniti e in tutto il mondo.

In effetti, “la maggior parte degli impatti dei cambiamenti climatici si riduce all’acqua”, afferma Upmanu Lall, direttore del Columbia Water Center. Quando si parla di cambiamenti climatici che influenzano la produzione agricola, l’aumento del livello del mare, gli incendi e le condizioni meteorologiche estreme — “sono tutti essenzialmente una storia d’acqua”, dice Lall.

Evaporazione

L’aria più calda può contenere più umidità dell’aria fredda. Di conseguenza, in un mondo più caldo, l’aria aspirerà più acqua da oceani, laghi, suolo e piante. Le condizioni più asciutte che quest’aria lascia potrebbero influire negativamente sulle forniture di acqua potabile e sull’agricoltura.

Il rovescio della medaglia, l’aria più calda e umida potrebbe anche mettere in pericolo vite umane. Uno studio del Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University ha scoperto che una maggiore umidità renderà insopportabili le future temperature più elevate in alcuni punti, bloccando gli effetti di raffreddamento del nostro sudore.

Precipitazioni

Quando tutta quell’aria extra calda e umida si raffredda, fa cadere pioggia o neve extra a terra. Quindi, un mondo più caldo significa che veniamo colpiti da pioggia più pesante e tempeste di neve. Il nord-est degli Stati Uniti sta vedendo finora il maggiore aumento dell’intensità e della frequenza degli eventi di forti precipitazioni. E negli Stati Uniti centrali, i gruppi di temporali sono diventati più frequenti e hanno fatto cadere più precipitazioni dal 1979.

Cambiando le temperature dell’aria e i modelli di circolazione, il cambiamento climatico cambierà anche dove cadono le precipitazioni. Alcune aree-come l’ovest americano, il sud-ovest e il sud — est-dovrebbero diventare più secche. Nel frattempo, le parti settentrionali degli Stati Uniti e del Midwest dovrebbero bagnarsi. Queste proiezioni di precipitazioni stanno già diventando realtà.

Il sud-ovest, le Grandi Pianure meridionali e il sud-est dovrebbero vedere siccità più intense e prolungate, secondo la National Climate Assessment. E la maggior parte del resto del paese è a rischio di sperimentare più gravi siccità a breve termine, anche. I ricercatori dell’Earth Institute hanno scoperto che i cambiamenti climatici potrebbero già aver esacerbato le siccità passate e presenti e che le condizioni più secche stanno peggiorando gli incendi.

“Lo scenario di siccità potrebbe essere mitigato avendo più stoccaggio di acqua nelle dighe, che nessuno sta lavorando”, ha sottolineato Lall, “o nelle acque sotterranee, che è in discussione in alcuni luoghi, ma non è così facile da fare per grandi quantità di acqua.”

I cambiamenti nei modelli di precipitazione metteranno alla prova molti agricoltori, così come gli ecosistemi naturali. Gli scienziati dell’International Research Institute for Climate and Society della Columbia University stanno creando strumenti e strategie per aiutare gli agricoltori ad adattarsi a queste sfide. Gli ecosistemi naturali, tuttavia, potrebbero non essere in grado di adattarsi altrettanto rapidamente.

Deflusso superficiale e flusso di flusso

Le raffiche più pesanti di precipitazioni causate dall’aria più calda e umida possono portare a inondazioni, che possono ovviamente mettere in pericolo vite umane, danneggiare le case, uccidere i raccolti e danneggiare l’economia.

L’America’s Water initiative presso il Columbia Water Center ha lavorato per identificare le cause specifiche delle inondazioni catastrofiche, al fine di prevederle con maggiore precisione, per salvare vite e proprietà. Il progetto ha anche fatto proiezioni su come le inondazioni cambieranno mentre il mondo continua a scaldarsi. “Sul lato dell’azione, abbiamo esaminato quali strutture come dighe e argini devono essere ristrutturate e quali cambiamenti di zonizzazione devono essere fatti in modo che le persone siano fuori pericolo?”disse Lall.

Tempeste di pioggia più pesanti aumenterà anche deflusso superficiale — l’acqua che scorre sopra il terreno dopo una tempesta. Questa acqua in movimento può togliere i nutrienti dal terreno e raccogliere sostanze inquinanti, sporcizia e altri indesiderabili, scaricandoli nei corpi d’acqua vicini. Questi contaminanti possono muck le nostre forniture di acqua e rendere più costoso per pulire l’acqua per bere standard. La National Climate Assessment rileva che la qualità dell’acqua sta già diminuendo in molte parti degli Stati Uniti, “in particolare a causa dell’aumento delle concentrazioni di sedimenti e contaminanti dopo forti acquazzoni.”

Inoltre, come scarico discariche sedimenti e altri contaminanti in laghi e corsi d’acqua, potrebbe danneggiare i pesci e altri animali selvatici. Il deflusso del fertilizzante può causare fioriture di alghe che alla fine finiscono per soffocare le creature acquatiche e causare un pasticcio puzzolente. Il problema è aggravato dal riscaldamento dell’acqua, che non può contenere tanto dell’ossigeno disciolto di cui i pesci hanno bisogno per sopravvivere. Queste condizioni potrebbero danneggiare la pesca e rendere le condizioni spiacevoli per le persone che amano usare laghi e torrenti per la pesca, il nuoto e altre attività ricreative.

I ricercatori dell’Earth Institute della Columbia University stanno scoprendo che le infrastrutture verdi, come parchi, zone umide e altre aree verdi, possono aiutare ad assorbire il deflusso e filtrare i suoi contaminanti. Questi funzionano su piccola scala con le tempeste quotidiane, anche se Lall nota che non sono di grande aiuto quando si tratta di inondazioni.

Oceani

Le temperature più calde e l’aumento dell’acidità stanno rendendo la vita difficile alle creature marine. Questi cambiamenti stanno trasformando le catene alimentari dal basso verso l’alto. Inoltre, molti pesci si stanno muovendo in direzione opposta alla ricerca di acque più fresche, il che ha implicazioni per l’industria della pesca e per le persone a cui piace mangiare pesce.

Le variazioni di temperatura hanno anche il potenziale di alterare le principali correnti oceaniche. Poiché le temperature oceaniche guidano i modelli di circolazione atmosferica, questo potrebbe cambiare i modelli meteorologici in tutto il mondo. Lo scienziato del clima Richard Seager del Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia ha scoperto che temperature superficiali oceaniche più elevate potrebbero rendere le precipitazioni più variabili, e quindi meno prevedibili, di anno in anno.

E naturalmente, mentre le calotte di ghiaccio e i ghiacciai delle montagne si sciolgono, stanno scaricando acqua extra negli oceani; il conseguente aumento del livello del mare mette a repentaglio le proprietà costiere di tutto il mondo.

Snowpack

Normalmente, quando il manto nevoso invernale si scioglie in primavera, aggiunge lentamente acqua fresca a fiumi e torrenti e aiuta a ricostituire le scorte di acqua potabile.

Tuttavia, man mano che l’aria si riscalda, molte aree ricevono più precipitazioni come pioggia piuttosto che neve. Ciò significa che meno acqua viene immagazzinata per più tardi come manto nevoso. Inoltre, la pioggia in realtà accelera lo scioglimento della neve che è già a terra.

La mancanza di manto nevoso può portare a condizioni più asciutte nel corso dell’anno, il che può essere una cattiva notizia per le regioni che si affidano allo scioglimento delle nevi per riempire le loro forniture di acqua potabile. In California, ad esempio, il calo del manto nevoso ha contribuito alla siccità a lungo termine e alla scarsità d’acqua. Allo stesso tempo, poiché le piogge arrivano più velocemente piuttosto che sciogliersi lentamente dalla neve, la capacità della California di controllare le inondazioni sta diminuendo.

I cambiamenti nel manto nevoso possono anche avere un impatto negativo sulla fauna selvatica e sul reddito derivante dallo sci e dal turismo invernale.

Nuvole

Uno studio dello scorso anno del Lamont-Doherty Earth Observatory ha scoperto che l’aumento del caldo estivo sta allontanando le nuvole mattutine della California. Questa mancanza di nuvole consente a più luce solare di colpire il terreno, aumentando ulteriormente le temperature, esacerbando l’essiccazione e il rischio di incendi.

Cambiamenti nella domanda di acqua

Oltre a cambiare il ciclo dell’acqua, il cambiamento climatico potrebbe cambiare il modo in cui usiamo l’acqua e quanto abbiamo bisogno. Temperature più elevate e tassi di evaporazione potrebbero aumentare la domanda di acqua in molte aree.

Stress idrico

Questi cambiamenti nell’offerta idrica, nella domanda e nella qualità “esacerberanno il nostro problema attuale”, afferma Lall, “che è che abbiamo un’infrastruttura idrica invecchiata in tutto il paese che sta fallendo, e semplicemente non abbiamo la capacità di affrontare anche le variazioni storiche, figuriamoci ciò che le persone stanno proiettando per il futuro.”

Il cambiamento climatico renderà più probabile la carenza di acqua in alcune parti degli Stati Uniti, in particolare negli Stati Uniti meridionali e nelle isole dei Caraibi e del Pacifico.

Una stima di 1.6 milioni di americani non hanno già accesso regolare all’acqua potabile sicura. Uno studio della Michigan State University ha scoperto che, a causa del cambiamento climatico, dell’invecchiamento delle infrastrutture e di altri fattori, fino a 40,9 milioni di famiglie americane potrebbero non essere in grado di permettersi servizi idrici e fognari in 2022.

Un recente studio di Harvard prevede che entro il 2071, quasi la metà dei 204 bacini di acqua dolce negli Stati Uniti potrebbe non essere in grado di soddisfare la loro domanda mensile di acqua. Ciò è dovuto in parte alla crescita delle popolazioni, ma anche agli effetti dei cambiamenti climatici. Intorno a 50 anni da oggi, lo studio ha rilevato, molti Stati Uniti. le regioni possono vedere le loro forniture idriche ridotte di un terzo delle loro dimensioni attuali, mentre la domanda continua ad aumentare. Gli autori avvertono che questo potrebbe porre serie sfide per l’agricoltura.

Cosa si può fare

Il lavoro del Columbia Water Center potrebbe aiutare i comuni ad affrontare le sfide del futuro; l’America’s Water project ha esaminato come l’acqua può essere allocata per prevenire le carenze e dove è necessario più stoccaggio di acqua per resistere alle future siccità.

Per fare questi calcoli, il Columbia Water Center ha collaborato con gente di Lamont-Doherty, usando i dati degli anelli degli alberi per ricostruire le siccità e le inondazioni degli ultimi 700 anni in tutti i principali bacini fluviali degli Stati Uniti Nel processo, hanno appreso che nel 1300 e nel 1400, gli Stati Uniti hanno sperimentato siccità molto più gravi e diffuse di qualsiasi altra cosa che abbiamo visto nei tempi moderni.

“La ragione per tornare indietro di 700 anni è che, indipendentemente dal fatto che le persone credano o meno nelle future proiezioni sui cambiamenti climatici, questo è qualcosa che è successo, e quindi dovremmo prepararci nel caso in cui accada di nuovo”, ha spiegato Lall.

Mentre i modelli climatici hanno sempre un certo grado di incertezza, ha continuato, con i dati storici, “è più facile convincere la gente che, ad esempio, se rimuovi alcune delle dighe sul fiume Colorado, non c’è davvero solo la capacità di soddisfare anche le più modeste siccità più vecchie.”

Il team di Lall ha costruito un modello di ottimizzazione open source che consente a chiunque di indagare ed esplorare diversi scenari per l’approvvigionamento idrico e la domanda nel proprio spartiacque. Questo strumento può aiutare a identificare quali colture crescerebbero meglio in determinati regimi idrici o in che modo l’aggiunta di energia rinnovabile influenzerà l’approvvigionamento idrico.

Aumentare lo stoccaggio dell’acqua, rendere i sistemi di irrigazione più efficienti e assicurarsi che le colture siano appropriate per il clima locale sono alcuni modi in cui i comuni possono aiutare a evitare lo stress idrico. I progetti di energia eolica e solare possono aiutare, anche, perché usano meno acqua rispetto alle centrali elettriche tradizionali.

Ci sono anche cose che il resto di noi può fare per aiutare a conservare l’acqua, come riparare l’impianto idraulico che perde, fare docce più corte, annaffiare il prato meno spesso ed evitare cibi che richiedono molta acqua. Ad esempio, richiede 1.800 galloni di acqua per produrre un chilo di manzo.

Lall suggerisce anche che le persone imparino di più su come i cambiamenti climatici influenzeranno l’acqua nella propria regione e inizino ad agire localmente.

“Nel processo, scopri che il tuo sistema idrico è inadeguato per affrontare le sfide del cambiamento climatico”, ha affermato Lall. “Scoprirai che i fiumi in cui vai a pescare e jetskiing e cose del genere, probabilmente diventeranno paludi puzzolenti. Una volta che si passa attraverso questo processo di scoperta, allora diventa molto più tangibile per ottenere un’azione a livello locale, e iniziare a cambiare le cose dal basso verso l’alto.”