Reconstrucción de la historia global del agua durante los últimos 2.000 años
Es una pregunta que vale miles de millones de dólares: ¿Qué pasará con el agua a medida que las temperaturas sigan subiendo? Habrá ganadores y perdedores con cualquier cambio que redistribuya dónde, cuándo y cuánta agua está disponible para que los humanos beban y utilicen.
Para encontrar respuestas y hacer predicciones informadas, los científicos miran al pasado. Las reconstrucciones del pasado cambio climático utilizando datos geológicos han ayudado a mostrar la influencia de gran alcance de la actividad humana en las temperaturas desde la Era Industrial. Pero ha resultado ser mucho más difícil reunir registros hidroclimáticos para el mismo período.
Un estudio del equipo del proyecto Iso2k de Cambios Globales Pasados (PAGES), dirigido por Bronwen Konecky de la Universidad de Washington en St. Louis, da un importante paso hacia la reconstrucción de la historia global del agua durante los últimos 2.000 años.
Utilizando evidencia geológica y biológica preservada en archivos naturales, incluyendo 759 diferentes registros paleoclimáticos de corales, árboles, hielo, formaciones de cuevas y sedimentos distribuidos globalmente, los investigadores demostraron que en el pasado reciente el ciclo global del agua ha cambiado durante períodos de temperaturas más altas y más bajas.
"El ciclo global del agua está íntimamente relacionado con la temperatura global", dijo Konecky, profesora asistente de ciencias terrestres, ambientales y planetarias en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington y autora principal del nuevo estudio.
"Descubrimos que durante los períodos de tiempo en los que la temperatura cambia a escala global, también vemos cambios en la forma en que el agua se mueve alrededor del planeta", dijo.
El ciclo del agua es complejo y las precipitaciones en particular tienen variaciones geográficas mucho más drásticas que la temperatura del aire. Esto ha dificultado a los científicos evaluar cómo han cambiado las precipitaciones en los últimos 2.000 años.
"Decidimos comenzar con registros de isótopos del agua porque reflejan señales holísticas y porque están registrados en todo tipo de diferentes archivos naturales", dijo Konecky. "Este es un primer paso hacia la reconstrucción de los patrones de sequía o lluvia a escala global durante los últimos 2.000 años".
Imagen: Bronwen Konecky corta sedimentos recolectados del fondo del lago Sibinacocha en Perú. (Foto: Tom Malkowicz/Universidad de Washington)
Un ciclo entrelazado
El ciclo global del agua es vasto y está entrelazado. El agua se evapora de la superficie de la Tierra, sube a la atmósfera, se enfría y se condensa en lluvia o nieve en las nubes y vuelve a caer a la superficie en forma de precipitación. Cada molécula de agua que forma parte del ciclo tiene una determinada 'huella' o composición isotópica, que refleja pequeñas variaciones en el peso atómico de los átomos de oxígeno e hidrógeno que componen la molécula. Entonces, las moléculas de agua individuales pueden ser más pesadas o más ligeras.
Con este nuevo estudio, los científicos descubrieron que cuando la temperatura global es más alta, la lluvia y otras aguas ambientales se vuelven isotópicamente más pesadas. Los investigadores interpretaron estos cambios isotópicos y determinaron su línea de tiempo sintetizando datos de una amplia variedad de fuentes de archivos naturales de los últimos 2.000 años de historia de la Tierra.
El equipo del proyecto PAGES Iso2k, que incluye a más de 40 investigadores de 10 países, recopiló, cotejó y, en ocasiones, digitalizó conjuntos de datos de cientos de estudios para construir la base de datos que utilizaron en su análisis. Terminaron con 759 conjuntos de datos de series temporales distribuidos globalmente, lo que representa la base de datos integrada más grande del mundo de registros proxy de isótopos del agua.
Imagen derecha: La coautora del estudio, Diane Thompson, de la Universidad de Arizona, perfora corales en las Islas Galápagos. (Foto cortesía)
Reunir señales de muchos tipos diferentes de archivos naturales puede ser como unir manzanas y naranjas. Konecky y el equipo del proyecto sabían, sin embargo, que los isótopos del agua registran las señales climáticas de formas específicas en diferentes archivos naturales. Este hilo conductor, cuidadosamente ensamblado, podría ayudarles a comparar el anillo de un árbol con un núcleo de hielo.
"Cada archivo es diferente", dijo Konecky. "Para complicar aún más las cosas, diferentes comunidades científicas generan conjuntos de datos de diferentes archivos con su propia terminología, normas y materiales de referencia. Se nos ocurrieron campos de descripción de datos (metadatos) para la base de datos que traducen las particularidades de cada registro a un lenguaje común que permite comparar variaciones en un archivo con variaciones en otro. Este proceso tomó años".
Más cambios por venir en el ciclo del agua
Las relaciones a escala global entre la temperatura y la composición isotópica de ciertas aguas ambientales, como el agua de mar y el hielo glacial, se han reconocido desde hace mucho tiempo a medida que el planeta entra y sale de los ciclos de la edad de hielo. También están bien establecidas las relaciones a escala local con la temperatura en escalas de tiempo de minutos a meses.
Pero este estudio proporciona la primera evidencia de que la temperatura y la composición isotópica de las aguas ambientales van de la mano en escalas de tiempo intermedias, es decir, de décadas a siglos.
Imagen: Nubes tropicales sobre el Océano Atlántico. (Foto: Lukás Jonkers)
Es un ajuste rápido, dijo Konecky. "A medida que el planeta se calienta y se enfría, afecta el comportamiento del agua cuando sale de los océanos y el vigor de sus movimientos a través de la atmósfera", dijo. "Las señales isotópicas en estas aguas responden muy bien a los cambios de temperatura".
Los científicos descubrieron que la temperatura media global de la superficie ejerció una influencia coherente en la composición isotópica de las precipitaciones globales y el "agua meteórica" (agua en lagos, ríos y hielo derretido) durante los últimos 2.000 años. Los cambios que observaron fueron impulsados por procesos globales de evaporación y condensación de los océanos, con valores más bajos durante el período conocido como la Pequeña Edad del Hielo (1450-1850) y valores más altos después del inicio del calentamiento climático causado por el hombre que comenzó alrededor de 1850.
Cuando se trata del impacto específico de estos cambios en las precipitaciones y la disponibilidad de agua en el futuro, es demasiado pronto para predecir quién ganará y quién perderá. Pero los datos de este estudio de los últimos 2.000 años sugieren que es probable que se produzcan más cambios en el ciclo del agua a medida que sigan subiendo las temperaturas globales. Junio, julio y agosto de 2023 fueron los meses más calurosos registrados en nuestro planeta.
"La forma en que se comporta el agua cuando sale de los océanos, se mueve alrededor de la atmósfera y llueve, ese comportamiento se ve fuertemente afectado por los cambios en la temperatura atmosférica", dijo Konecky.
El estudio se ha publicado en Nature Geoscience: Globally coherent water cycle response to temperature change during the past two millennia
