Os cientistas pensaram que o aquecimento global aumentará a disponibilidade de água de superfície - recursos de água doce gerados pela precipitação menos evapotranspiração - em regiões úmidas, e diminuir a disponibilidade de água em regiões secas. Essa expectativa é baseada principalmente em processos termodinâmicos atmosféricos. Conforme a temperatura do ar sobe, mais água evapora no ar do oceano e da terra. Como o ar mais quente pode reter mais vapor de água do que o ar seco, espera-se que uma atmosfera mais úmida amplifique o padrão existente de disponibilidade de água, causando o "dry-get-dry, e respostas atmosféricas úmidas e úmidas "ao aquecimento global.

Uma equipe de engenharia da Columbia liderada por Pierre Gentine, Maurice Ewing e J. Lamar Worzel, professor de engenharia ambiental e terrestre e afiliado ao Earth Institute, perguntou por que as previsões do modelo climático acoplado não projetam respostas significativas do tipo "seca-fica-mais seca" em terras áridas, áreas tropicais e temperadas com um índice de aridez inferior a 0,65, mesmo quando os pesquisadores usam o cenário de aquecimento global de altas emissões. Sha Zhou, um pós-doutorado no Lamont-Doherty Earth Observatory e no Earth Institute que estuda as interações terra-atmosfera e o ciclo global da água, pensei que os feedbacks da umidade do solo-atmosfera poderiam desempenhar um papel importante nas previsões futuras da disponibilidade de água em terras áridas.

O novo estudo, publicado hoje por Nature Mudança Climática , é o primeiro a mostrar a importância das mudanças de umidade do solo a longo prazo e os feedbacks associados da umidade do solo-atmosfera nessas previsões. Os pesquisadores identificaram uma regulação de longo prazo da umidade do solo da circulação atmosférica e do transporte de umidade que em grande parte melhora o declínio potencial da disponibilidade futura de água em terras áridas, além do esperado na ausência de feedbacks de umidade do solo.

"Esses feedbacks desempenham um papel mais significativo do que percebido nas mudanças de águas superficiais de longo prazo, "diz Zhou." Como as variações de umidade do solo impactam negativamente a disponibilidade de água, este feedback negativo também pode reduzir parcialmente os aumentos causados ​​pelo aquecimento nas magnitudes e frequências de eventos hidroclimáticos extremamente altos e baixos, como secas e inundações. Sem o feedback negativo, podemos enfrentar secas e inundações mais frequentes e extremas. "

A equipe combinou um único, experimento de acoplamento terra-atmosfera multi-modelo idealizado com uma nova abordagem estatística que desenvolveram para o estudo. Eles então aplicaram o algoritmo nas observações para examinar o papel crítico dos feedbacks da umidade do solo-atmosfera nas futuras mudanças na disponibilidade de água nas terras secas, e investigar os mecanismos termodinâmicos e dinâmicos que sustentam as mudanças futuras na disponibilidade de água devido a esses feedbacks.

Eles encontraram, em resposta ao aquecimento global, fortes declínios na disponibilidade de água superficial (precipitação menos evaporação, P-E) em regiões secas sobre os oceanos, mas apenas diminuições ligeiras de P-E nas terras áridas. Zhou suspeitou que esse fenômeno está associado aos processos da atmosfera terrestre. "Sobre terras áridas, projeta-se que a umidade do solo diminua substancialmente com as mudanças climáticas, "Ela explica." Mudanças na umidade do solo impactariam ainda mais os processos atmosféricos e o ciclo da água. "

Espera-se que o aquecimento global reduza a disponibilidade de água e, portanto, a umidade do solo nas terras áridas. Mas este novo estudo descobriu que a secagem da umidade do solo na verdade retroalimenta negativamente a disponibilidade de água - o declínio da umidade do solo reduz a evapotranspiração e o resfriamento evaporativo, e aumenta o aquecimento da superfície em terras áridas em relação às regiões úmidas e ao oceano. O contraste de aquecimento terra-oceano fortalece as diferenças de pressão do ar entre o oceano e a terra, aumentando o vento e o transporte de vapor de água do oceano para a terra.

"Nosso trabalho descobriu que as previsões de umidade do solo e feedbacks da atmosfera associada são altamente variáveis ​​e dependentes do modelo, "diz Gentine." Este estudo ressalta a necessidade urgente de melhorar as previsões futuras de umidade do solo e representar com precisão os feedbacks de umidade-atmosfera do solo em modelos, que são fundamentais para fornecer previsões confiáveis ​​da disponibilidade de água de sequeiro para uma melhor gestão dos recursos hídricos. "