Dove e quando si verificano le acque superficiali sulla Terra è di vitale importanza per tutta la vita. Ma quell'acqua è costantemente in flusso. Laghi, fiumi e zone umide fluiscono e rifluiscono naturalmente; gli esseri umani deviano l'acqua per loro uso e la distruggono in serbatoi. Ora i ricercatori hanno mappato milioni di immagini satellitari ad alta risoluzione per documentare la storia delle acque superficiali della Terra risalente a tre decenni fa, rivelando la drammatica influenza dell'umanità e la naturale variabilità dei modelli d'acqua.
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L'ingegnere agricolo Jean-Francois Pekel e i suoi colleghi hanno creato una sorta di macchina del tempo virtuale, mostrando i cambiamenti passati nelle acque superficiali e fornendo una base per tracciare il futuro mutevole del nostro mondo acquoso. Per raggiungere questo obiettivo, Pekel e colleghi hanno utilizzato più di 3 milioni di immagini LANDSAT di laghi, zone umide e fiumi della Terra scattate tra il 1984 e il 2015. Hanno quantificato i cambiamenti del sistema idrico globale su quella linea temporale su base mensile. Quindi, hanno analizzato questo vero oceano di dati satellitari con la piattaforma di cloud computing di Google Earth Engine.
Il risultato è visivamente sbalorditivo quanto scientificamente prezioso. "[Questo] ci consente di viaggiare indietro nel tempo e di effettuare misurazioni accurate del nostro ambiente in evoluzione", afferma Pekel, del Centro comune di ricerca della Commissione europea a Ispra, in Italia. "Misurare il passato contribuisce alla nostra comprensione delle conseguenze a lungo termine delle nostre scelte economiche e sociali passate e contribuisce a decisioni di gestione più informate in futuro." Aggiunge: "Il vecchio detto [è]" che non puoi gestire quello che non puoi misurare. "
Mappa della distribuzione e del cambiamento delle acque superficiali nell'arco di 32 anni da oltre 3 milioni di immagini satellitari Landsat. Questa mappa mostra il fiume Ob (Река Обь) nella Siberia occidentale, in Russia e cattura i modelli spaziali e temporali nelle acque superficiali. I colori blu scuro sono aree di acqua permanente e i colori blu più chiari sono aree di acqua stagionale. I colori verdi rappresentano nuove aree di acqua stagionale e i colori rosa rappresentano aree di acqua stagionale persa. (Commissione europea - Centro comune di ricerca, 2016) Le immagini rivelano che, dal 1984, l'acqua di superficie permanente è svanita da un'area di quasi 90.000 chilometri quadrati che si estende per lo più attraverso il Medio Oriente e l'Asia centrale. Oltre il 70 percento di tutte le perdite d'acqua avvenute in cinque paesi contigui: Iraq, Iran, Afghanistan, Uzbekistan e Kazakistan. La siccità è in parte responsabile, ma lo sono anche le attività umane come prelievi fluviali non regolamentati e diversioni, dighe e il conseguente restringimento del Mar d'Aral meridionale, gli autori trovano.
Tuttavia, nuove acque permanenti di superficie si sono formate su oltre il doppio di quella zona e tutti i continenti, tranne l'Oceania, stanno mostrando aree di tale crescita, principalmente a causa del riempimento del serbatoio. (L'Oceania mostra una perdita molto piccola.) È sorprendente, perché gli studi dimostrano che gli esseri umani nel complesso stanno drenando l'acqua dolce più velocemente di quanto pensassimo.
Una delle conclusioni più sorprendenti da trarre dai dati è che il cambiamento è localizzato. Con una risoluzione di 30 metri, queste immagini dettagliate hanno permesso al team di vedere milioni di laghi di dimensioni inferiori a 1 chilometro quadrato, ma che insieme possono rappresentare fino al 40 percento dell'area totale delle acque interne della Terra.
Alcune terre sono ricche d'acqua: il Nord America detiene poco più della metà delle acque superficiali permanenti della Terra, ma ospita meno del 5% della sua popolazione. L'Asia, dove vive il 60 percento degli umani, ha solo il 9 percento dell'acqua permanente della Terra, anche se le sue acque superficiali sono cresciute del 23 percento durante questo periodo a causa in gran parte di un boom nella costruzione di serbatoi. L'Africa e l'America Latina hanno ciascuna circa il 9 percento dell'acqua permanente della Terra, ma l'acqua dell'Africa è condivisa da un numero doppio di persone: il 16 percento del totale mondiale contro l'8, 6 percento.
Mappa della distribuzione e del cambiamento delle acque superficiali nell'arco di 32 anni da oltre 3 milioni di immagini satellitari Landsat. Questa mappa mostra un'insenatura nel sud della penisola di Bird's Head nella Papua occidentale, in Indonesia e cattura i modelli spaziali e temporali nelle acque superficiali. I colori blu scuro sono aree di acqua permanente e i colori rosa mostrano aree in cui l'acqua si verifica meno spesso. (Commissione europea, Centro comune di ricerca, 2016) Ogni regione contiene anche la sua giusta quota di vincitori e vinti in acqua. "Ad esempio, se si considerano gli Stati Uniti d'America, le acque superficiali permanenti del paese sono relativamente stabili: le aree complessive sono aumentate dello 0, 5 percento dal 1984", afferma Pekel. "Ma nello stesso periodo, sei stati occidentali (Arizona, California, Idaho, Nevada, Oregon, Utah) hanno perso il 33 percento delle loro superfici idriche permanenti a causa di una combinazione di siccità e richieste sostenute di acqua." Approfondimento delle carenze idriche globali.)
Dai Yamazaki, un ingegnere idrodinamico dell'Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia marina-terrestre, definisce la nuova raccolta di immagini la migliore comprensione del cambiamento delle acque superficiali della Terra. Le acque superficiali "sono in genere le risorse idriche più accessibili per gli esseri umani in molte parti del mondo, e anche per molti animali e piante l'acqua di facile accesso è essenziale per la loro vita", osserva Yamazaki, che non era coinvolto nella ricerca. "Inoltre, l'esistenza o l'assenza di acque superficiali potrebbe essere un indicatore degli eventi di alluvione e siccità [quindi] questa analisi basata sull'osservazione della dinamica globale delle acque superficiali è molto importante."
I principali cambiamenti delle acque superficiali direttamente guidati dall'ingegneria umana sono in genere individuati più facilmente dallo spazio rispetto a quelli dovuti alle variazioni climatiche. Pekel cita il recupero della laguna di Aylagy Garabogazköl del Turkmenistan a seguito della rottura di una diga tra la laguna e il Mar Caspio nel 1992. La crisi del Mare d'Aral, causata in gran parte dalla diversione dei fiumi che alimentavano il mare, è evidente anche dallo spazio.
Gli impatti del cambiamento climatico sono più difficili da osservare perché sono intrecciati con tanti altri fattori, tra cui il cambiamento nell'uso umano dell'acqua. Ma alcuni possono essere facilmente visti, come la siccità che ha colpito l'Australia dal 2001 al 2009.
Spiccano anche i cambiamenti acquosi sul tetto del mondo. "In alcuni luoghi, come l'altopiano tibetano, dove l'impatto umano diretto è limitato, una relazione di causa ed effetto con il clima può essere stabilita in modo inequivocabile ed è in realtà confermata da altri studi", afferma Pekel.
Mappa della distribuzione e del cambiamento delle acque superficiali nell'arco di 32 anni da oltre 3 milioni di immagini satellitari Landsat. Questa mappa mostra i tratti superiori del fiume Yenisei (Река Енисей) in Russia e cattura i modelli spaziali e temporali nelle acque superficiali. I colori blu scuro sono aree di acqua permanente e i colori rosa mostrano aree in cui l'acqua si verifica meno spesso. (Commissione europea, Centro comune di ricerca, 2016) L'espansione dei laghi sull'altopiano tibetano, osserva, è stata trainata dall'accelerazione della fusione di neve e ghiacciai causata dall'aumento delle temperature e dall'aumento delle precipitazioni. “Ciò che colpisce dell'altopiano tibetano è sia la velocità che l'estensione dei cambiamenti osservati nell'espansione dei laghi. È un messaggio abbastanza chiaro che le cose stanno cambiando rapidamente nel "Terzo Polo" ", aggiunge.
"Il cambiamento climatico è un fenomeno su scala globale, ma l'interesse delle persone deve essere il modo in cui influenza la loro vita normale", aggiunge Yamazaki. “Questo lavoro è svolto su scala globale, ma ha una risoluzione spaziale sufficiente per rilevare i cambiamenti locali. Questo è il motivo per cui molte persone credono che questo lavoro sia fantastico. "
Pekel e colleghi hanno creato mappe che illustrano l'acqua permanente rispetto a quella stagionale, i guadagni contro le perdite, la coerenza dei cicli idrici stagionali e altro ancora, il tutto reso liberamente disponibile da Global Surface Water Explorer. In definitiva, le rivelazioni fornite da queste immagini spettacolari e i set di dati che si celano dietro di esso costituiscono uno strumento prezioso per informare i futuri cambiamenti di gestione e politica.
