Un estudio vincula calentamiento global y las riadas causadas por fuertes lluvias

La escorrentía extrema asociada a recientes fenómenos meteorológicos extremos ha aumentado dramáticamente en respuesta a los cambios inducidos por el clima y el ser humano. Un estudio de Columbia Engineering que demuestra esto por primera vez, publicado en Nature Communications, muestra un gran aumento de las precipitaciones y los extremos de escorrentía -el agua de lluvia que circula libremente sobre la superficie de un terreno- impulsado por la actividad humana y el cambio climático.

El equipo, liderado por Pierre Gentine, profesor asociado de Ingeniería Ambiental y de la Tierra y afiliado al Instituto de la Tierra de la Universidad de Columbia, también encontró que la escorrentía de tormenta tiene una respuesta más fuerte que la precipitación a los cambios inducidos por el hombre (cambio climático, cambios en la cobertura del suelo en el uso del suelo, etc.).

Esto sugiere que las respuestas proyectadas de los extremos de escorrentía de tormenta al clima y los cambios antropogénicos aumentarán drásticamente, lo que supondrá grandes amenazas para el ecosistema, lo que afectará la resiliencia de las comunidades y los sistemas de infraestructura.

Los investigadores descubrieron que los cambios en los extremos de la escorrentía de tormenta en la mayoría de las regiones del mundo están en línea o son más altos que los de los extremos de precipitación. Señalaron que las diferentes respuestas de la precipitación y la escorrentía a la temperatura pueden atribuirse no solo al calentamiento, sino también a factores como el uso de la tierra y los cambios en la cobertura del suelo, la gestión del agua y la tierra, y los cambios en la vegetación que han alterado las condiciones de la superficie subyacente. Es un retroalimentación hidrológica que, a su vez, ha aumentado la escorrentía de la tormenta.

Precipitaciones extremas

"Nuestro trabajo ayuda a explicar los mecanismos físicos subyacentes relacionados con la intensificación de las precipitaciones y los extremos de escorrentía", dijo Gentine. "Esto ayudará a mejorar el pronóstico de inundaciones y las alertas de alerta temprana. Nuestros hallazgos pueden ayudar a proporcionar orientación científica para la planificación de la infraestructura y la resistencia de los ecosistemas, y podrían ayudar a formular estrategias para enfrentar el cambio climático".

La precipitación se genera después de que el vapor de agua se condensa en la atmósfera, y la intensidad de la precipitación se rige por la disponibilidad de vapor de agua atmosférico. Debido a que la atmósfera puede contener más humedad a medida que aumenta la temperatura, los científicos del clima esperan ver una intensificación de las precipitaciones extremas con el cambio climático.

Debido a que los estudios anteriores investigaron principalmente la respuesta a la precipitación, el equipo de Gentine decidió examinar la respuesta de los extremos de precipitación y de escorrentía de tormenta a los cambios naturales y antropogénicos en la temperatura de la superficie y el contenido de humedad atmosférica. Realizaron un análisis hidrológico a escala global para caracterizar las respuestas y sus mecanismos físicos subyacentes.

Luego, los investigadores evaluaron la influencia de la variabilidad a lo largo de décadas en la escala de los extremos de escorrentía y la temperatura, luego compararon sistemáticamente esto con los cambios en los extremos de precipitación. Sus datos de escorrentía diaria observacional provienen de los conjuntos de datos del Centro de datos de escorrentía global (GRDC, por sus siglas en inglés), y los datos de precipitación y temperatura del aire cerca de la superficie del conjunto de datos del Resumen mundial diario(GSOD).

"Estábamos tratando de encontrar los mecanismos físicos detrás de por qué la precipitación y los extremos de la escorrentía están aumentando en todo el mundo", dijo el autor principal del estudio, Jiabo Yin, un estudiante visitante de la Universidad de Wuhan que trabaja en el grupo de Gentine. "Sabemos que los extremos de precipitación y escorrentía se intensificarán significativamente en el futuro, y debemos modificar nuestras infraestructuras en consecuencia. Nuestro estudio establece un marco para investigar la respuesta de escorrentía".

La precipitación se rige tanto por la termodinámica (la relación entre el vapor de agua y la temperatura) como por la dinámica atmosférica. El equipo de Gentine planea a continuación tratar de dividir los impactos de la dinámica y la termodinámica en la precipitación para obtener una comprensión más profunda sobre la intensificación de la precipitación. También se centrarán en detectar cambios debidos al calentamiento frente a los causados por la actividad humana para establecer un sistema de gestión de recursos hídricos adaptativo.