Científicos miden el alcance de las sequías mundiales con un detalle sin precedentes

“Para que nuestros ríos lleguen sanos al mar”

El Recurso Hídrico y el fenómeno de la sequía

Investigadores de la Universidad de Bonn vuelven a analizar datos de satélite para calcular la distribución mundial del agua.

Mientras algunas partes del mundo sufren calor extremo y sequías persistentes, otras se inundan. En general, los volúmenes de las aguas continentales varían tanto con el tiempo que el nivel del mar también fluctúa de forma significativa a nivel global. Combinando el modelo hidrológico WaterGAP con los datos del satélite GRACE, un equipo de geodestas de la Universidad de Bonn ha obtenido un nuevo conjunto de datos que muestra cómo ha cambiado la distribución total del agua sobre las superficies terrestres en los últimos 20 años con más precisión que nunca. Sus hallazgos se publican ahora en la revista Journal of Geodesy.

Duración en meses de las sequías más prolongadas (al menos nueve meses) - en los últimos veinte años según los nuevos datos GLWS2.0 (izquierda) y los datos de satélite GRACE-FO (derecha). Imagen: Helena Gerdener

"El nuevo método nos permite poner a prueba los cálculos de los modelos sobre los efectos futuros del cambio climático y, en particular, sobre cómo afectarán el aumento de las temperaturas y los cambios en los patrones de precipitación al balance hídrico en distintas partes del mundo", explica el Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kusche, del Instituto de Geodesia y Geoinformación de la Universidad de Bonn. El proceso implica comparar modelos climáticos, que invariablemente cubren un cierto periodo de tiempo en el pasado, con los resultados de mediciones reales, y Kusche y su equipo están planeando varios estudios de este tipo para los próximos meses.

Mientras algunas partes del mundo sufren calor extremo y sequías persistentes, otras se inundan

La resolución mejorada que ha logrado el equipo muestra que las sequías son mucho más comunes en todo el mundo de lo que sugerirían los datos del satélite GRACE de forma aislada. "Lo que vemos es que incluso las sequías extensas, como la que afectó a toda la Amazonia en 2010, se extienden por zonas mucho más amplias de lo que indican los datos de los satélites por sí solos", afirma Kusche. "Esto significa que los satélites no están captando muchas de las sequías más localizadas".

En colaboración con sus homólogos de la Universidad Goethe de Fráncfort y de la capital polaca, Varsovia, un equipo de investigadores de la Universidad de Bonn ha combinado por primera vez las mediciones por satélite con datos meteorológicos de alta resolución. "Lo especial de este método es que nos ha permitido mejorar la resolución de los mapas de distribución del agua que se generan de unos 300 kilómetros a 50 kilómetros", explica Kusche, miembro de las Áreas de Investigación Transdisciplinar de Modelización y Futuros Sostenibles y del Centro de Investigación Colaborativa sobre Cambio Climático Regional de la Universidad de Bonn. Para ello, los investigadores utilizaron el modelo hidrológico "WaterGAP" desarrollado en la Universidad Goethe de Fráncfort más una técnica matemática tomada de la predicción meteorológica.

Masas de agua que provocan cambios en el campo gravitatorio

Entre 2002 y 2017, los satélites gemelos GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) midieron los cambios en la fuerza gravitatoria de la Tierra. Su proyecto sucesor, "GRACE-FO", se lanzó en 2018, y fueron estos datos los que utilizaron los investigadores de la Universidad de Bonn. Dado que la fuerza gravitatoria de la Tierra depende de los cambios en la masa, esto permite sacar conclusiones sobre el ciclo del agua cerca de su superficie. La gravedad se ve afectada por los cambios en las aguas subterráneas y los depósitos superficiales, así como por el deshielo de los glaciares.

"Una ventaja única de las mediciones de GRACE es que abarcan todo tipo de depósitos, es decir, incluidos los cambios en las reservas de agua subterránea que se ocultan a gran profundidad bajo la superficie terrestre y en decenas de miles de lagos y humedales artificiales", explica Helena Gerdener, colega de Kusche. El inconveniente, dice, es que la resolución espacial de los datos sobre el campo gravitatorio es relativamente inexacta, de unos 300 a 350 kilómetros, como consecuencia del principio de medición aplicado. Esto significa que sólo pueden hacerse afirmaciones fiables para áreas de unos 100.000 kilómetros cuadrados. Para dar una idea de la escala, esta superficie mínima sigue siendo mayor que Baviera, el estado federado más grande de Alemania, con "solo" unos 70.000 kilómetros cuadrados.

La resolución mejorada que ha logrado el equipo muestra que las sequías son mucho más comunes en todo el mundo de lo que sugerirían los datos del satélite GRACE de forma aislada

En cambio, los modelos hidrológicos globales permiten una resolución de 50 kilómetros o incluso menos. Utilizan mediciones meteorológicas de las precipitaciones, la temperatura y la radiación, así como mapas de usos del suelo y de la composición del suelo y datos sobre el uso del agua por la industria, la agricultura y otros consumidores. Los modelos hidrológicos simulan la evaporación y los cambios en los niveles de agua del suelo y de los estratos subterráneos, lagos, ríos y embalses. "Sin embargo, los inconvenientes de estos modelos son que solo pueden reflejar la realidad hasta cierto punto y que las mediciones meteorológicas suelen contener errores sistemáticos", afirma Kusche, por ejemplo, si no se dispone de datos sobre la extracción de aguas subterráneas.

Por primera vez, los investigadores han combinado las mediciones de los satélites GRACE y GRACE-FO con el modelo hidrológico WaterGAP, que integra datos meteorológicos de alta resolución. Esto ha permitido mejorar la resolución de los mapas de distribución del agua así generados hasta 50 kilómetros. Para ello, los investigadores utilizaron una técnica matemática conocida como asimilación de datos, más habitual en la predicción meteorológica. Sin embargo, los científicos no se limitaron a tomar los resultados del modelo hidrológico y los datos del satélite y calcular los valores medios. Como explica Kusche "Los cálculos del modelo hidrológico se ajustan para que se aproximen a los datos del satélite, modificando al mismo tiempo la física en la que se basa el modelo hidrológico”.

1.000 estaciones de medición para realizar pruebas

Los investigadores utilizaron unas 1.000 estaciones de medición para comprobar la calidad de los mapas de distribución del agua continental que se habían elaborado combinando los datos de satélite con el modelo hidrológico. "Por supuesto, siempre se observan algunas diferencias regionales", admite Helena Gerdener. Sin embargo, en general, los datos combinados se ajustan mejor a las mediciones que los cálculos basados únicamente en los datos del satélite GRACE o en el modelo hidrológico.

Déficit hídrico causado por las sequías más prolongadas (al menos nueve meses) de los últimos veinte años según los nuevos datos del GLWS2.0 (izquierda) y los datos del satélite GRACE-FO (derecha). Por ejemplo, "900 mm" significa 100 mm de agua al mes menos de lo habitual a lo largo de nueve meses. Imagen: Helena Gerdener

Fuente:

Septiembre, 2023