A mudança climática reduzirá o fluxo na bacia superior do rio Colorado à medida que os níveis das águas subterrâneas caírem, conclui o estudo
A ilustração mostra perdas e contribuições históricas de água atmosférica e ambiental. Crédito:Caroll et al O Rio Colorado torna a vida possível em muitas cidades ocidentais e apoia a agricultura que sustenta as pessoas em todo o país. A maior parte da água do rio começa com o derretimento da neve nas bacias hidrográficas montanhosas do Colorado, Utah e Wyoming, e um clima mais quente reduzirá drasticamente esses fluxos, segundo uma nova pesquisa.
Pesquisadores do Desert Research Institute (DRI), do USGS e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley se uniram para o novo estudo, publicado em 23 de maio na Nature Water .
Ao aplicar o aquecimento às condições históricas do East River, no Colorado, e ao utilizar simulações de computador para observar o impacto no caudal e nos níveis das águas subterrâneas, os cientistas descobriram que o armazenamento das águas subterrâneas cairia para os níveis mais baixos conhecidos após o primeiro ano extremamente seco e não conseguiria recuperar mesmo após vários períodos de chuva. Quando os níveis das águas subterrâneas caem, os fluxos dos rios são atraídos para o lençol freático em vez de contribuir para os fluxos do Rio Colorado.
“Descobrimos que as águas subterrâneas são muito importantes”, diz Rosemary Carroll, Ph.D., professora pesquisadora de hidrologia do DRI e principal autora do estudo. "Mesmo com períodos húmidos historicamente observados no modelo, as águas subterrâneas não podem voltar de um único ano de seca sob o aquecimento do final do século."
O Rio Colorado está em estado de seca há décadas, criando tensões em torno dos direitos à água em todo o sudoeste. Os cientistas ficaram perplexos com a queda do nível dos rios, mesmo em anos relativamente chuvosos – em 2021, a Bacia do Alto Rio Colorado atingiu 80% da camada de neve normal, mas entregou apenas 30% do fluxo médio ao rio.
Os autores do estudo queriam examinar como o aquecimento nas bacias montanhosas pode estar contribuindo para este fenômeno. O aumento das temperaturas altera o equilíbrio entre a queda de neve e a disponibilidade de água de várias maneiras, incluindo maior evaporação da neve (conhecida como sublimação), mais precipitação caindo como chuva em vez de neve e derretimento mais frequente durante o inverno.
Pesquisas anteriores ignoraram em grande parte o papel das águas subterrâneas e como elas podem amortecer, ou intensificar, a perda de fluxo devido às mudanças climáticas.
“Estou muito interessado na relação entre as contribuições das águas subterrâneas e o fluxo dos rios – esse tem sido um tema recorrente em minha pesquisa há muito tempo”, diz Carroll. "Muitos estudos indicam que, a curto prazo, a libertação de águas subterrâneas para o fluxo dos rios ajudará a amortecer os impactos da seca, mas antes deste estudo, não tínhamos qualquer conhecimento sobre o que isso significaria a longo prazo."
O gráfico ilustra como o declínio dos lençóis freáticos devido às alterações climáticas diminuiria os fluxos dos rios. Crédito:Jeremey Snyder, de Carroll et al.
Os autores do estudo usaram o East River como foco da pesquisa porque é representativo das cabeceiras do Rio Colorado, bem como da significativa infraestrutura de monitoramento meteorológico e hídrico disponível. As observações terrestres e o mapeamento aéreo medem a profundidade e densidade da camada de neve, o fluxo dos rios, a cobertura vegetal e os níveis das águas subterrâneas, entre muitas outras medições em toda a bacia hidrográfica.
Dados históricos de 1987 a 2022 foram usados para criar o modelo computacional. A equipa de investigação aplicou então 4 graus Celsius de aquecimento a este período de duas maneiras:numa simulação, o aquecimento foi aplicado constantemente ao longo do tempo, enquanto nas simulações subsequentes, o aquecimento foi aplicado a cada estação de forma independente.
A abordagem permitiu aos cientistas examinar os diferentes impactos do aquecimento entre as estações. Quatro graus Celsius são representativos do clima projectado para o final do século com base no aquecimento observado de aproximadamente 0,4 graus Celsius por década na bacia hidrográfica. A simulação não leva em conta as prováveis mudanças na vegetação durante o mesmo período.
O estudo mostrou que temperaturas consistentemente mais altas resultaram em declínios acentuados nos níveis das águas subterrâneas que não conseguiram recuperar os níveis médios históricos durante os períodos húmidos. Isolar o aquecimento sazonalmente demonstrou o forte impacto dos verões mais quentes no declínio do lençol freático, à medida que a atmosfera aumenta as taxas de evaporação, as plantas aumentam a sua absorção de água e os solos secam. Os maiores declínios nas elevações do lençol freático ocorrem nas florestas subalpinas, onde as florestas de coníferas são mais densas.
“À medida que o nível das águas subterrâneas cai, você perde mais fluxo para o lençol freático”, diz Carroll. "Quando a precipitação é baixa, o East River para de fluir durante uma parte do verão. É claro que isso teria efeitos dramáticos na saúde ecológica e na irrigação agrícola."
Ao incluir o declínio dos níveis do lençol freático na análise, o estudo concluiu que as reduções do caudal quase duplicam quando comparadas com simulações que examinaram os impactos das alterações climáticas na região sem ter em conta o declínio das águas subterrâneas. Isto deve-se aos múltiplos impactos que ocorrem simultaneamente:menos água flui dos aquíferos para os cursos de água, enquanto mais água dos rios é drenada para o solo.
A investigação demonstra a necessidade de gerir conjuntamente as florestas e as águas subterrâneas na Bacia do Alto Rio Colorado, bem como ter em conta a troca de águas superficiais e subterrâneas nas bacias montanhosas, para minimizar o declínio do caudal sob as alterações climáticas, diz Carroll.
“Penso nas águas subterrâneas como a sua conta poupança”, acrescenta ela. "A neve acumulada é como a sua conta corrente; ela muda de ano para ano. A água subterrânea é um investimento de longo prazo - pode suavizar os anos realmente úmidos e secos. Mas se você começar a reduzir consistentemente essa água subterrânea ano após ano, então não poderá não modularão mais esses extremos."
