Desde meados da década de 1980, a porcentagem de precipitação que se transforma em fluxo na bacia hidrográfica do Alto Rio Grande caiu mais abruptamente do que em qualquer ponto em pelo menos 445 anos, de acordo com um novo estudo liderado pelo National Center for Atmospheric Research (NCAR).

Embora esse declínio tenha sido impulsionado em parte pela transição de um período excepcionalmente úmido para um período excepcionalmente seco, o aumento das temperaturas aprofundou a tendência, disseram os pesquisadores.

O estudo apresenta uma imagem detalhada de como a temperatura afetou a taxa de escoamento - a quantidade de neve e chuva que realmente chega ao rio - ao longo do tempo, e as descobertas podem ajudar a melhorar as previsões de abastecimento de água para o Rio Grande, que é uma fonte de água para cerca de 5 milhões de pessoas.

Os resultados do estudo também sugerem que as taxas de escoamento no Alto Rio Grande e em outras bacias hidrográficas vizinhas alimentadas com neve, como a bacia do rio Colorado, pode diminuir ainda mais à medida que o clima continuar a aquecer.

"A variável mais importante para prever o fluxo dos rios é o quanto choveu ou nevou, "disse o cientista Flavio Lehner do NCAR, autor principal do estudo. "Mas quando olhamos para trás centenas de anos, descobrimos que a temperatura também teve uma influência importante - que atualmente não é considerada nas previsões de abastecimento de água. Acreditamos que incorporar a temperatura em previsões futuras aumentará sua precisão, não só em geral, mas também em face das mudanças climáticas ”.

O estudo, publicado no jornal Cartas de pesquisa geofísica , foi financiado pelo Bureau of Reclamation, Corpo de Engenheiros do Exército, Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA), e National Science Foundation, que é o patrocinador do NCAR.

Os co-autores do artigo são Eugene Wahl, de NOAA; Andrew Wood, do NCAR; e Douglas Blatchford e Dagmar Llewellyn, ambos do Bureau of Reclamation.

Superestimando o abastecimento de água

Nasceu nas Montanhas Rochosas do sul do Colorado, o Rio Grande corta ao sul através do Novo México antes de ligar para o leste e formar a fronteira entre o Texas e o México. A neve se acumula nos picos que cercam as cabeceiras durante o inverno, e na primavera a camada de neve começa a derreter e alimentar o rio.

O fluxo resultante é usado tanto por fazendeiros quanto por cidades, incluindo Albuquerque, Novo México, e El Paso, Texas, e os usuários de água dependem das previsões anuais de abastecimento de água para determinar quem obtém quanto do rio. A previsão também é usada para determinar se água adicional precisa ser importada do rio San Juan, do outro lado da divisão continental, ou bombeados de águas subterrâneas.

As previsões de fluxo operacional atuais dependem de estimativas da quantidade de neve e chuva que caíram na bacia, e eles assumem que uma determinada quantidade de precipitação e neve sempre produzirá uma determinada quantidade de fluxo de água.

Nos últimos anos, essas previsões tendem a superestimar quanta água estará disponível, levando à superalocação do rio. Em um esforço para entender essa dinâmica de mudança, Lehner e seus colegas investigaram como a relação entre precipitação e fluxo de água, conhecido como taxa de escoamento, evoluiu ao longo do tempo.

Precipitação vs. fluxo de água:anéis de árvores contam uma nova história

Os cientistas usaram dados de fluxo de córregos derivados de anéis de árvores de fora da bacia do Alto Rio Grande para reconstruir estimativas de precipitação dentro da bacia hidrográfica que remontam a 1571. Em seguida, eles combinaram essas informações com uma reconstrução de fluxo de fluxo separada dentro da bacia para o mesmo período. Como essas duas reconstruções eram independentes, permitiu que a equipe de pesquisa também estimasse a taxa de escoamento para cada ano:quanto maior a proporção, quanto maior a parcela da precipitação que foi realmente convertida em fluxo.

"Pela primeira vez, conseguimos pegar essas duas quantidades e usá-las para reconstruir as taxas de escoamento ao longo dos últimos 445 anos, "Wahl disse.

Eles descobriram que a taxa de escoamento varia significativamente de ano para ano e até de década para década. O maior fator associado a esta variação foi a precipitação. Quando neva menos nas montanhas das cabeceiras do Rio Grande, não só há menos água disponível para se tornar fluxo de água, mas a taxa de escoamento também diminui. Em outras palavras, uma porcentagem menor da camada de neve se transforma em fluxo durante os anos mais secos.

Mas os cientistas também descobriram que outro fator afetou a proporção do escoamento:a temperatura. Nos últimos séculos, a taxa de escoamento foi reduzida quando as temperaturas eram mais altas. E a influência da temperatura se fortaleceu durante os anos mais secos:quando a neve acumulada era rasa, as temperaturas quentes reduziram a taxa de escoamento mais do que quando a neve acumulada era profunda, agravando ainda mais as condições de seca. As baixas taxas de escoamento observadas em anos secos eram duas e meia a três vezes mais prováveis ​​quando as temperaturas também eram mais altas.

"O efeito da temperatura na taxa de escoamento é relativamente pequeno em comparação com a precipitação, "Lehner disse." Mas porque seu maior impacto é quando as condições estão secas, um ano mais quente pode tornar uma situação já ruim muito pior. "

Vários fatores podem explicar a influência da temperatura na taxa de escoamento. Quando está mais quente, as plantas absorvem mais água do solo e mais água pode evaporar diretamente no ar. Adicionalmente, temperaturas mais altas podem fazer com que a neve derreta no início da temporada, quando os dias são mais curtos e o ângulo do sol é mais baixo. Isso faz com que a neve derreta mais lentamente, permitindo que a água do degelo permaneça no solo e dando às plantas mais oportunidades de usá-la.

A extensa reconstrução da taxa de escoamento histórico no Alto Rio Grande também revelou que o declínio na taxa de escoamento nas últimas três décadas não tem precedentes no registro histórico. A década de 1980 foi um período excepcionalmente úmido para o Alto Rio Grande, enquanto os anos 2000 e 2010 foram excepcionalmente secos. Combine isso com um aumento nas temperaturas durante o mesmo período, e o declínio na taxa de escoamento entre 1986 e 2015 foi diferente de qualquer outro trecho dessa extensão nos últimos 445 anos.

Atualizando as abordagens antigas

Esta nova compreensão de como a temperatura influencia a taxa de escoamento pode ajudar a melhorar as previsões de abastecimento de água, que não consideram atualmente se os próximos meses devem ser mais quentes ou mais frios do que a média. Os autores estão agora avaliando o valor de incorporar previsões sazonais de temperatura nas previsões de abastecimento de água para levar em conta essas influências de temperatura.

O estudo complementa um projeto NCAR plurianual financiado pelo Bureau of Reclamation e pelo Army Corps of Engineers, que está avaliando as perspectivas de melhorar as previsões de fluxo sazonal para o gerenciamento de reservatórios.

"Os usuários e as partes interessadas da previsão estão cada vez mais levantando questões sobre a confiabilidade das técnicas de previsão se o clima está mudando nossa hidrologia, "disse Wood, quem liderou o esforço. "Este estudo nos ajuda a pensar em maneiras de atualizar uma de nossas abordagens mais antigas - previsão estatística do abastecimento de água - para responder às tendências recentes de temperatura. Nosso desafio atual é encontrar maneiras de garantir que as lições desse trabalho possam beneficiar as previsões de fluxo operacional. "

Como os modelos de previsão existentes foram calibrados nas condições do final dos anos 1980 e 1990, não é surpreendente que eles superestimassem o fluxo de água no período mais seco desde 2000, Lehner disse.

"Esses modelos estatísticos muitas vezes assumem que o clima é estável, "Lehner disse." É uma suposição que às vezes funciona, mas as técnicas de previsão estatística vão lutar com quaisquer mudanças fortes na hidroclimatologia de década a década, como o que acabamos de experimentar. "