Como as mudanças climáticas afetam nossa água

Esta postagem foi escrita como parte de Semana do Clima de Nova York e da Universidade de Columbia Ano da Água.

A mudança climática afeta a água do mundo de maneiras complexas. Considere um diagrama de ciclo da água, como o abaixo; o aquecimento global está alterando quase todas as etapas do diagrama. Essas mudanças pressionarão o fornecimento de água potável, a produção de alimentos, os valores das propriedades e muito mais, nos EUA e em todo o mundo.

diagrama do ciclo da água

Imagem: UK Met Office

De fato, “a maioria dos impactos das mudanças climáticas se resume à água”, diz Upmanu Lall, diretor do Columbia Water Center. Quando as pessoas falam sobre mudanças climáticas que afetam a produção agrícola, aumento do nível do mar, incêndios florestais e condições climáticas extremas – "elas são essencialmente uma história da água", diz Lall.

Evaporação

O ar mais quente pode reter mais umidade que o ar frio. Como resultado, em um mundo mais quente, o ar absorve mais água dos oceanos, lagos, solo e plantas. As condições mais secas que esse ar deixa para trás podem afetar negativamente o abastecimento de água potável e a agricultura.

Por outro lado, o ar mais quente e úmido também pode pôr em risco a vida humana. Um estudo realizado no Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade de Columbia descobriu que uma umidade mais alta tornará insuportáveis ​​futuras temperaturas mais altas em alguns lugares, bloqueando os efeitos de resfriamento de nosso suor.

Precipitação

Quando todo esse ar extra quente e úmido esfria, cai chuva ou neve extra no chão. Assim, um mundo mais quente significa que somos atingidos por fortes chuvas e tempestades de neve. O nordeste dos EUA está vendo até agora o maior aumento na intensidade e frequência de eventos de precipitação intensa. E no centro dos EUA, aglomerados de tempestades vêm se tornando mais frequentes e causando mais precipitações desde 1979.

mapa das mudanças de precipitação nos EUA

Como a precipitação está mudando nos EUA As cores no mapa mostram as alterações anuais totais da precipitação para 1991-2012 em comparação com a média de 1901-1960 e mostram condições mais úmidas na maioria das áreas. As barras nos gráficos mostram diferenças médias de precipitação por década para 1901-2012 (em relação à média de 1901-1960) para cada região. A barra da extrema direita em cada gráfico é para 2001-2012. Imagem: Adaptado de Peterson et al. 2013, através da NCA

Ao alterar a temperatura do ar e os padrões de circulação, as mudanças climáticas também mudam onde a precipitação cai. Algumas áreas – como oeste americano, sudoeste e sudeste – devem ficar mais secas. Enquanto isso, as partes do norte dos EUA e do Centro-Oeste devem ficar mais úmidas. Essas projeções de precipitação são já se tornando realidade.

Prevê-se que o sudoeste, as grandes planícies do sul e o sudeste vejam secas mais intensas e prolongadas, de acordo com a Agencia Nacional do Clima. E a maior parte do resto do país também corre o risco de sofrer secas mais severas a curto prazo. Pesquisadores do Instituto da Terra descobriram que as mudanças climáticas já podem ter exacerbado secas passadas e presentes, e que condições mais secas estão piorando os incêndios.

“O cenário de seca pode ser mitigado com mais armazenamento de água em barragens, nas quais ninguém está trabalhando”, ressaltou Lall, “ou nas águas subterrâneas, que estão sendo discutidas em alguns lugares, mas não é tão fácil de fazer com grandes quantidades de água. "

Mudanças nos padrões de precipitação desafiarão muitos agricultores, bem como os ecossistemas naturais. Cientistas do Instituto Internacional de Pesquisa da Universidade da Columbia para Clima e Sociedade estão criando ferramentas e estratégias para ajudar os agricultores a se adaptarem a esses desafios. Ecossistemas naturais, no entanto, podem não ser capazes de se adaptar tão rapidamente.

Escoamento superficial e fluxo de corrente

As rajadas mais pesadas de precipitação causadas pelo ar mais quente e úmido podem levar a inundações, o que, é claro, pode pôr em risco vidas humanas, danificar casas, matar colheitas e prejudicar a economia.

o Iniciativa de água da América O Columbia Water Center tem trabalhado para identificar as causas específicas de inundações catastróficas, a fim de prever com mais precisão, para salvar vidas e propriedades. O projeto também fez projeções sobre como as inundações mudarão à medida que o mundo continua a esquentar. "No lado da ação, vimos quais estruturas como barragens e diques precisam ser reformadas e que mudanças de zoneamento precisam ser feitas para que as pessoas estejam fora de perigo?", Disse Lall.

quintal inundado

As mudanças climáticas tornarão as fortes chuvas mais frequentes e mais intensas em muitas partes dos EUA. Isso significa mais inundações e mais poluição fluindo em nossas hidrovias. Foto: Andy S/ Flickr CC

Tempestades mais fortes também aumentarão o escoamento superficial – a água que flui sobre o solo após uma tempestade. Essa água em movimento pode retirar nutrientes do solo e captar poluentes, sujeira e outros indesejáveis, liberando-os em corpos de água próximos. Esses contaminantes podem atrapalhar nosso suprimento de água e tornar mais caro a limpeza da água segundo os padrões de consumo. A Avaliação Nacional do Clima conclui que qualidade da água já está diminuindo em muitas partes dos EUA, "particularmente devido ao aumento das concentrações de sedimentos e contaminantes após fortes chuvas".

Além disso, como o escoamento despeja sedimentos e outros contaminantes em lagos e córregos, isso pode prejudicar peixes e outros animais selvagens. O escoamento de fertilizantes pode causar a proliferação de algas que acabam sufocando as criaturas aquáticas e causando uma bagunça fedida. O problema é agravado pelo aquecimento da água, que não pode conter tanto oxigênio dissolvido que os peixes precisam para sobreviver. Essas condições podem prejudicar a pesca e tornar as condições desagradáveis ​​para quem gosta de usar lagos e riachos para pescar, nadar e outras atividades recreativas.

Pesquisadores do Earth Institute da Columbia University estão descobrindo que a infraestrutura verde, como parques, pântanos e outras áreas verdes, pode ajudar a absorver o escoamento e filtrar seus contaminantes. Eles funcionam em pequena escala com as tempestades do dia-a-dia, embora Lall note que elas não são de grande ajuda quando se trata de inundações.

Oceanos

Temperaturas mais quentes e acidez crescente estão dificultando a vida das criaturas marinhas. Essas mudanças estão transformando as cadeias alimentares de baixo para cima. Além disso, muitos peixes estão se movendo em direção ao mar em busca de águas mais frias, o que tem implicações para a indústria pesqueira e para as pessoas que gostam de comer peixe.

As mudanças de temperatura também têm o potencial de alterar as principais correntes oceânicas. Como as temperaturas do oceano influenciam os padrões de circulação atmosférica, isso pode mudar os padrões climáticos em todo o mundo. O cientista climático Richard Seager, do Observatório Terrestre Lamont-Doherty, na Colômbia, descobriu que temperaturas mais altas da superfície do oceano podem tornar as chuvas mais variáveis ​​e, portanto, menos previsíveis, de ano para ano.

E, é claro, à medida que as camadas de gelo e as geleiras das montanhas derreteram, eles jogavam água extra nos oceanos; o aumento do nível do mar resultante põe em risco as propriedades costeiras em todo o mundo.

Snowpack

Normalmente, quando a neve do inverno derrete na primavera, ela adiciona lentamente água fresca a rios e córregos e ajuda a reabastecer o suprimento de água potável.

No entanto, à medida que o ar esquenta, muitas áreas estão recebendo mais de sua precipitação como chuva do que como neve. Isso significa menos água está sendo armazenada para mais tarde como neve. Além disso, a chuva acelera o derretimento da neve que já está no chão.

A falta de neve pode levar a condições mais secas no final do ano, o que pode ser uma má notícia para as regiões que dependem do derretimento da neve para reabastecer seus suprimentos de água potável. Na Califórnia, por exemplo, os declínios no pacote de neve contribuíram para a seca a longo prazo e a escassez de água. Ao mesmo tempo, como as chuvas caem mais rapidamente do que derretendo lentamente da neve, a capacidade da Califórnia de controlar inundações está diminuindo.

Mudanças na neve também podem afetar negativamente a vida selvagem e a renda do esqui e do turismo de inverno.

Nuvens

Um estudo realizado no ano passado no Observatório Terrestre de Lamont-Doherty descobriu que o aumento do calor do verão está expelindo as nuvens matinais da Califórnia. Essa falta de nuvens permite que mais luz solar atinja o solo, elevando ainda mais as temperaturas, exacerbando a secagem e o risco de incêndios florestais.

Mudanças na demanda de água

Além de mudar o ciclo da água, as mudanças climáticas podem mudar a maneira como usamos a água e o quanto precisamos. Temperaturas mais altas e taxas de evaporação podem aumentar a demanda por água em muitas áreas.

mapa de futuras captações de água nos EUA

Os mapas mostram a porcentagem de mudança de 2005 a 2060 na demanda projetada de água, pressupondo (a) mudança na população e nas condições socioeconômicas e (b) mudanças combinadas na população, nas condições socioeconômicas e no clima (assumindo reduções graduais das tendências atuais de emissão a partir de meados de século). Fonte: Brown et al. 2013, através da NCA

Estresse na Água

Essas mudanças no suprimento, na demanda e na qualidade da água "exacerbam nosso problema atual", diz Lall, "que é que temos uma infraestrutura de água envelhecida em todo o país que está falhando e que simplesmente não temos capacidade de lidar nem com histórico variação, muito menos o que as pessoas estão projetando para o futuro. ”

A mudança climática aumentar a escassez de água em partes dos EUA, principalmente no sul dos EUA e nas ilhas do Caribe e Pacífico.

Estima-se que 1,6 milhão de americanos já não tenham acesso regular a água potável. UMA estude fora de Michigan State University constataram que, devido às mudanças climáticas, ao envelhecimento da infraestrutura e a outros fatores, até 40,9 milhões de lares americanos podem não conseguir pagar pelos serviços de água e esgoto em 2022.

mapa do estresse hídrico atual nos EUA

Legenda: Já existe amplo estresse hídrico em grande parte do sudoeste, grandes planícies ocidentais e partes do noroeste, e as mudanças climáticas podem exacerbar o problema no futuro. Nesse índice, as bacias hidrográficas são consideradas estressadas quando a demanda de água de usinas de energia, agricultura e municípios excede 40% (índice de estresse no suprimento de água de 0,4) da oferta disponível. Fonte: Averyt et al. 2011, através da NCA

Um estudo recente de Harvard projeta que, até 2071, quase metade das 204 bacias de água doce nos Estados Unidos, talvez não consiga atender à demanda mensal de água. Isso se deve em parte ao crescimento das populações, mas também devido aos efeitos das mudanças climáticas. Daqui a 50 anos, segundo o estudo, muitas regiões dos EUA poderão ter seu suprimento de água reduzido em um terço do tamanho atual, enquanto a demanda continua aumentando. Os autores alertam que isso pode representar sérios desafios para a agricultura.

O que pode ser feito

O trabalho do Columbia Water Center poderia ajudar os municípios a enfrentar os desafios do futuro; o projeto Água da América está examinando como a água pode ser alocada para evitar escassez e onde é necessário mais armazenamento de água para suportar secas futuras.

Para fazer esses cálculos, o Columbia Water Center juntou-se a pessoas de Lamont-Doherty, usando dados de anéis de árvores para reconstruir secas e inundações dos últimos 700 anos em todas as principais bacias hidrográficas dos EUA. No processo, eles aprenderam que no 1300 e 1400, os EUA experimentaram secas muito mais severas e generalizadas do que qualquer coisa que vimos nos tempos modernos.

“A razão para voltar 700 anos é que, se as pessoas acreditam ou não em projeções futuras de mudanças climáticas, isso é algo que aconteceu e, portanto, devemos nos preparar para isso, caso aconteça novamente”, explicou Lall.

Enquanto os modelos climáticos sempre têm algum grau de incerteza, ele continuou, com dados históricos: “é mais fácil convencer as pessoas de que, por exemplo, se você remover algumas das barragens no rio Colorado, realmente não há capacidade de atender ainda mais. secas modestas e antigas. ”

A equipe de Lall construiu um modelo de otimização de código aberto o que permite a qualquer pessoa investigar e explorar diferentes cenários de suprimento e demanda de água em sua própria bacia hidrográfica. Essa ferramenta pode ajudar a identificar quais culturas cresceriam melhor sob certos regimes de água ou como a adição de energia renovável afetará o suprimento de água.

Aumentar o armazenamento de água, tornar os sistemas de irrigação mais eficientes e garantir que as culturas sejam adequadas ao clima local são algumas das maneiras pelas quais os municípios podem ajudar a evitar o estresse hídrico. Projetos de energia eólica e solar também podem ajudar, porque usam menos água do que as usinas tradicionais.

Há também coisas que o resto de nós pode fazer para ajudar a economizar água, como consertar vazamentos de água, tomar banhos mais curtos, regar o gramado com menos frequência e evitar alimentos que exijam muita água. Por exemplo, são necessários 1.800 galões de água para produzir um quilo de carne bovina.

Lall também sugere que as pessoas aprendam mais sobre como as mudanças climáticas afetarão a água em sua própria região e que comecem a agir localmente.

"No processo, você descobre que seu sistema de água é inadequado para enfrentar os desafios das mudanças climáticas", disse Lall. “Você descobrirá que os rios em que vai pescar, andar de jetski e coisas assim, provavelmente se tornarão pântanos fedido. Depois que você passa por esse processo de descoberta, torna-se muito mais tangível agir no nível local e começar a mudar as coisas de baixo para cima. ”


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