Il fiume Colorado fornisce acqua a più di 40 milioni di persone mentre serpeggia attraverso sette stati degli Stati Uniti, inclusa la parte dello Utah sudorientale vista in questa foto scattata da un astronauta a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Il bacino del Colorado è stato identificato in uno studio condotto dalla NASA come una regione che sperimenta un intenso utilizzo di acqua da parte dell’uomo. Credito: NASA
Il nuovo approccio per stimare lo stoccaggio e lo scarico dell’acqua fluviale identifica anche le regioni contrassegnate da “impronte digitali” di intenso utilizzo dell’acqua.
Uno studio condotto da NASA I ricercatori forniscono nuove stime di quanta acqua scorre attraverso i fiumi della Terra, della velocità con cui scorre nell’oceano e di quanto entrambe queste cifre hanno fluttuato nel tempo: informazioni cruciali per comprendere il ciclo dell’acqua del pianeta e gestire le sue riserve di acqua dolce. I risultati evidenziano anche le regioni impoverite dall’uso pesante di acqua, tra cui il bacino del fiume Colorado negli Stati Uniti, il bacino dell’Amazzonia in Sud America e il bacino del fiume Orange nell’Africa meridionale.
Per lo studio, recentemente pubblicato su Geoscienza della naturaI ricercatori del Jet Propulsion Laboratory della NASA, nel sud della California, hanno utilizzato una nuova metodologia che combina misurazioni del flussometro con modelli computerizzati di circa 3 milioni di segmenti fluviali in tutto il mondo.
Gli scienziati hanno stimato che il volume totale dell’acqua nei fiumi della Terra in media dal 1980 al 2009 era di 539 miglia cubiche (2.246 chilometri cubi). Ciò equivale alla metà dell’acqua del Lago Michigan e a circa lo 0,006% di tutta l’acqua dolce, che a sua volta rappresenta il 2,5% del volume globale. Nonostante la loro piccola proporzione rispetto all’acqua totale del pianeta, i fiumi sono stati vitali per l’uomo sin dalle prime civiltà.
Uno studio condotto dalla NASA ha combinato misurazioni dei flussimetri con modelli computerizzati di 3 milioni di segmenti fluviali per creare un quadro globale di quanta acqua trattengono i fiumi della Terra. Si stima che il bacino amazzonico contenga circa il 38% dell’acqua fluviale mondiale, la maggior parte di qualsiasi regione idrologica valutata. Credito: NASA
Sfide nella stima dello stoccaggio fluviale
Sebbene i ricercatori abbiano fatto numerose stime nel corso degli anni sulla quantità di acqua che scorre dai fiumi nell’oceano, le stime del volume d’acqua che i fiumi trattengono collettivamente – noto come deposito – sono state poche e più incerte, ha affermato JPLCédric David, coautore dello studio.
Gli piaceva la situazione di spendere da un conto corrente senza conoscere il saldo. “Non sappiamo quanta acqua ci sia nel conto, e la crescita della popolazione e il cambiamento climatico stanno complicando ulteriormente le cose”, ha detto David. “Ci sono molte cose che possiamo fare per gestire il modo in cui lo utilizziamo e assicurarci che ci sia abbastanza acqua per tutti, ma la prima domanda è: quanta acqua c’è? Questo è fondamentale per tutto il resto.
Le stime contenute nel documento potrebbero eventualmente essere confrontate con i dati del satellite internazionale Surface Water and Ocean Topography (SWOT) per migliorare le misurazioni degli impatti umani sul ciclo dell’acqua terrestre. Lanciato nel dicembre 2022, SWOT sta mappando l’elevazione dell’acqua in tutto il mondo e i cambiamenti nell’altezza del fiume offrono un modo per quantificare lo stoccaggio e lo scarico.
“Impronte digitali” dell’uso dell’acqua
Lo studio ha identificato il bacino amazzonico come la regione con il maggior deposito fluviale, con circa 204 miglia cubiche (850 chilometri cubi) di acqua – circa il 38% della stima globale. Lo stesso bacino scarica anche la maggior parte dell’acqua nell’oceano: 1.629 miglia cubiche (6.789 chilometri cubi) all’anno. Si tratta del 18% dello scarico globale nell’oceano, che è stato in media di 8.975 miglia cubiche (37.411 chilometri cubi) all’anno dal 1980 al 2009.
Lo studio condotto dalla NASA ha stimato il flusso attraverso 3 milioni di segmenti fluviali, identificando luoghi in tutto il mondo contrassegnati da un intenso utilizzo di acqua da parte dell’uomo, comprese parti dei bacini fluviali del Colorado, dell’Amazzonia, dell’Orange e del Murray-Darling, mostrati qui in grigio. Credito: NASA
Anche se non è possibile che un fiume abbia una portata negativa (l’approccio dello studio non consente il flusso a monte), per ragioni di contabilità, è possibile che da alcuni segmenti fluviali esca meno acqua di quanta ne sia entrata. Questo è ciò che i ricercatori trovato per parti dei bacini dei fiumi Colorado, Amazzonia e Orange, nonché per il bacino Murray-Darling nell’Australia sudorientale. Questi flussi negativi indicano per lo più un intenso utilizzo dell’acqua da parte dell’uomo.
“Questi sono luoghi in cui stiamo vedendo le impronte della gestione dell’acqua”, ha affermato l’autrice principale Elyssa Collins, che ha condotto l’analisi come stagista del JPL e studentessa di dottorato presso Università statale della Carolina del Nord a Raleigh.
Un nuovo modo di quantificare i fiumi
Per decenni, la maggior parte delle stime relative alla quantità totale di acqua fluviale della Terra sono state perfezionate rispetto ai dati delle Nazioni Unite del 1974, e nessuno studio ha illustrato come la quantità sia variata nel tempo. È stato difficile ottenere stime migliori, ha detto David, a causa della mancanza di osservazioni dei fiumi del mondo, in particolare di quelli lontani dalle popolazioni umane.
Un altro problema è che ci sono molti più misuratori di flusso che monitorano i livelli e il flusso dei grandi fiumi rispetto a quelli piccoli. C’è anche un’ampia incertezza nelle stime del deflusso dei terreni – l’acqua piovana e lo scioglimento della neve che confluiscono nei fiumi.
Il nuovo studio parte dalla premessa che il deflusso che scorre dentro e attraverso un sistema fluviale dovrebbe essere più o meno uguale alla quantità misurata dai misuratori a valle. Laddove i ricercatori hanno riscontrato incongruenze tra il deflusso simulato da tre modelli di superficie terrestre e le misurazioni del livello prese da circa 1.000 posizioni, hanno utilizzato le misurazioni del livello per correggere i numeri del deflusso simulato.
Quindi hanno modellato il deflusso attraverso i fiumi su una mappa globale ad alta risoluzione sviluppata utilizzando dati di altitudine del territorio e immagini dallo spazio, inclusa la missione Shuttle Radar Topography della NASA. Questo approccio ha prodotto tassi di scarico, che sono stati utilizzati per stimare lo stoccaggio medio e mensile per i singoli fiumi e per i fiumi del pianeta in totale.
L’utilizzo di una metodologia coerente consente confronti nel flusso e nel prelievo umano tra diverse regioni.
“In questo modo possiamo vedere dove nel mondo viene immagazzinata la maggior quantità di acqua fluviale, o dove viene svuotata la maggior quantità di acqua dai fiumi negli oceani”, ha affermato Collins, ora ricercatore post-dottorato presso l’Università della Carolina del Nord a Chapel. Collina.
Riferimento: “Modelli globali nello stoccaggio dell’acqua fluviale dipendente dal tempo di residenza” di Elyssa L. Collins, Cédric H. David, Ryan Riggs, George H. Allen, Tamlin M. Pavelsky, Peirong Lin, Ming Pan, Dai Yamazaki, Ross K. Meentemeyer e Georgina M. Sanchez, 22 aprile 2024, Geoscienza della natura.
DOI: 10.1038/s41561-024-01421-5
