Um gerador de tempestade avalia as chuvas de bacias hidrográficas sob simulações de mudanças climáticas

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Anonim

O rio Colorado atravessa paisagens variadas, drenando bacias hidrográficas de sete estados do oeste. Esse sistema de 1.450 milhas de extensão é um suprimento de água essencial para a agricultura, indústria e municípios de Denver a Tijuana.

Nas terras áridas da bacia inferior do Colorado, formada por Nevada, Arizona e Califórnia, as tempestades - conhecidas no jargão meteorológico como precipitação convectiva - normalmente controlam o escoamento, fluxo, abastecimento de água e risco de inundação para as populações humanas, além da disponibilidade de água para a vegetação.

A precipitação por convecção, que pode levar a enormes inundações e desastres subseqüentes, é gerada pelo calor da superfície da Terra. A umidade sobe rapidamente para a atmosfera e depois se condensa muito rapidamente para formar tempestades súbitas que são mal compreendidas nos modelos climáticos globais e nos conjuntos de dados.

Os cientistas usam essa informação para explorar como as futuras mudanças climáticas irão impactar as chuvas, mas, até o momento, elas na maior parte do tempo já se chocaram quando se trata de precipitação convectiva. Uma melhor compreensão desse tipo de precipitação pode ajudar os cientistas a melhorar a avaliação estatística e a previsão das mudanças climáticas por meio de modelagem.

Para esse fim, os hidrólogos do Instituto de Pesquisa da Terra da UC Santa Barbara desenvolveram um gerador simples de tempestades (STORM). Seu modelo simula chuvas de bacias hidrográficas sob vários cenários de mudanças climáticas que refletem diferenças no grau de umidade ou tempestades. As descobertas da equipe, que aparecem na revista Environmental Research Letters, fornecem informações sobre tendências hidrológicas regionais observadas ou projetadas.

"Estamos lidando com um problema geral que tem implicações regionais, particularmente em áreas com escassez de água", disse Michael Singer, também professor da Universidade de Cardiff, no País de Gales. "O problema geral é que nós sabemos que a mudança climática está ocorrendo em todo o mundo, mas o que não sabemos é como isso afetará a precipitação convectiva e o escoamento associado."

Singer e sua co-autora, Katerina Michaelides, abordaram o problema criando um modelo que permite aos pesquisadores investigar diferentes tipos de mudança climática. Eles o aplicaram na área ao redor da Bacia Experimental Walnut Gulch, no Arizona, um local com excelentes dados históricos de precipitação a longo prazo registrados por minuto.

"Por um tempo, tem havido este mistério de um sinal de escoamento na bacia do baixo rio Colorado, em particular no rio San Pedro a jusante de Walnut Gulch, que é muito importante regionalmente no sudeste do Arizona", explicou Singer. "Nesta parte da bacia, as pessoas há muito suspeitavam que havia menos escoamento vindo desses riachos de afluentes efêmeros - o que significa efêmero que eles estão fluindo às vezes, mas estão secos a maior parte do tempo."

A combinação do modelo STORM com a análise do conjunto de dados de precipitação permitiu que os pesquisadores obtivessem insights sobre as tendências decadais na intensidade das chuvas de monções sob a mudança climática. Eles descobriram que houve um aumento na precipitação, mas menos água entregue em tempestades pesadas. Isso vai contra as noções anteriores de como as chuvas devem responder ao aquecimento atmosférico. Os pesquisadores atribuíram o fenômeno a menos umidade sendo importada para a região do Golfo da Califórnia ou do Oceano Pacífico durante as monções.

"Mesmo que esteja chovendo mais no geral, cada tempestade é menos intensa e diminui a quantidade de água", disse Singer. "Enquanto a quantidade de chuva está aumentando com o tempo e as tempestades menores estão despejando mais chuva em geral, ela vem em surtos menores e mais freqüentes. Essa precipitação de baixa intensidade implica menos escoamento sobre a superfície, o que significa que veremos um declínio no escoamento em toda a bacia. E os resultados do modelo concordam bem com os dados do escoamento: houve um declínio no escoamento dentro desse fluxo efêmero. "

Ainda assim, essa mudança no escoamento efêmero era pequena demais para afetar o fluxo a jusante por si só. Singer sugeriu um declínio regional nos snowpacks e menos recarga de água subterrânea nas frentes de montanha afetou negativamente os recursos hídricos.

"Você poderia dizer que toda a bacia do rio Colorado foi afetada de muitas maneiras pelas mudanças climáticas", explicou Michaelides, também professor da Universidade de Bristol, no Reino Unido. "Outras pesquisas mostraram declínios no escoamento para a parte superior da bacia do Colorado, então nossos resultados dão suporte a um declínio regional mais amplo nos recursos hídricos, que é provavelmente o que veremos em muitos lugares pelo mundo."

Embora a STORM tenha sido desenvolvida usando dados de uma rede pluviométrica em uma única bacia de drenagem de terras secas, ela é aplicável em qualquer lugar. O STORM permite que os cientistas examinem, ao longo de várias décadas, os detalhes de onde ocorrem chuvas e o quanto caiu por minuto. Até o momento, Singer e Michaelides usaram para identificar as mudanças climáticas reais em uma região ampla, mas eles estão no processo de acoplar a STORM a um modelo de escoamento para explorar cenários de mudança climática e como eles podem realmente afetar a magnitude e a freqüência das mudanças climáticas. escoamento.

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