El futuro del agua del ‘Tercer Polo’ de la Tierra: ¿vatios con eso?

Siga el agua dulce: al predecir sequías e inundaciones y rastrear la proliferación de algas, la visión de la NASA del agua dulce en todo el mundo ayuda a las personas a administrar su agua.  Créditos: NASA/ Katy Mersmann
Siga el agua dulce: al predecir sequías e inundaciones y rastrear la proliferación de algas, la visión de la NASA del agua dulce en todo el mundo ayuda a las personas a administrar su agua. Créditos: NASA/ Katy Mersmann

Himalaya. Karakórum. Hindú Kush. Los nombres de las altas cadenas montañosas de Asia evocan aventuras para quienes viven lejos, pero para más de mil millones de personas, estos son los nombres de su fuente de agua más confiable.

La nieve y los glaciares en estas montañas contienen el mayor volumen de agua dulce fuera de las capas de hielo polar de la Tierra, lo que lleva a los hidrólogos a apodar a esta región como el Tercer Polo. Una séptima parte de la población mundial depende de los ríos que fluyen desde estas montañas para obtener agua para beber y regar los cultivos.

Sin embargo, los rápidos cambios en el clima de la región están afectando el derretimiento de los glaciares y la nieve. La gente de la región ya está modificando sus prácticas de uso de la tierra en respuesta a los cambios en el suministro de agua, y la ecología de la región se está transformando. Es probable que los cambios futuros influyan en la seguridad alimentaria y del agua en India, Pakistán, China y otras naciones.

Los rápidos cambios en el clima de la región están afectando los flujos de los glaciares y el deshielo. La población local ya está modificando sus prácticas de uso de la tierra en respuesta a la oferta cambiante, y la ecología de la región se está transformando. Los científicos estiman que para el año 2100, estos glaciares podrían ser hasta un 75% más pequeños en volumen.

Créditos: NASA/Katie Jepson

Este video está disponible para descargar en el Estudio de Visualización Científica de la NASA.

La NASA está vigilando desde el espacio cambios como estos en todo el mundo para comprender mejor el futuro del ciclo del agua de nuestro planeta. En esta región donde existen desafíos extremos para recopilar observaciones sobre el terreno, el satélite de la NASA y otros recursos pueden producir beneficios sustanciales para la ciencia del clima y los encargados de tomar decisiones locales encargados de administrar un recurso que ya es escaso.

El estudio más completo jamás realizado sobre la nieve, el hielo y el agua en estas montañas y cómo están cambiando ya está en marcha. de la NASA Equipo de alta montaña de Asia (HiMAT), dirigido por Anthony Arendt de la Universidad de Washington en Seattle, está en su tercer año. El proyecto consta de 13 grupos de investigación coordinados que estudian tres décadas de datos sobre esta región en tres áreas amplias: tiempo y clima; hielo y nieve; y peligros e impactos aguas abajo.

Estas tres áreas temáticas están cambiando, comenzando con el clima. Calentamiento del aire y alteraciones en patrones de monzón afectan el ciclo regional del agua: cuánta nieve y lluvia cae, y cómo y cuándo se derriten la capa de nieve y los glaciares. Los cambios en el ciclo del agua aumentan o reducen el riesgo de peligros locales, como deslizamientos de tierra e inundaciones, y tienen amplios impactos en la distribución del agua y los cultivos que se pueden cultivar.

Haciendo posible la ciencia imposible

Durante la mayor parte de la historia humana, un estudio científico detallado de estas montañas fue imposible. Las montañas son demasiado altas y empinadas, y el clima demasiado peligroso. La era de los satélites nos ha brindado la primera oportunidad de observar y medir la capa de nieve y hielo de manera segura en lugares donde ningún ser humano ha puesto un pie.

“El crecimiento explosivo de la tecnología satelital ha sido increíble para esta región”, dijo Jeffrey Kargel, científico principal del Instituto de Ciencias Planetarias en Tucson, Arizona, y líder de un equipo de HiMAT que estudia los lagos glaciares. “Podemos hacer cosas ahora que no podíamos hacer hace diez años, y hace diez años hicimos cosas que no podíamos hacer antes de eso”. Kargel también acreditó los avances en la tecnología informática que han permitido a muchos más investigadores realizar grandes esfuerzos de procesamiento de datos, que son necesarios para mejorar el pronóstico del tiempo en una topografía tan compleja.

El equipo HiMAT de Arendt está a cargo de integrar los muchos y variados tipos de observaciones satelitales y modelos numéricos existentes para crear una estimación autorizada del presupuesto de agua de esta región y un conjunto de productos que los legisladores locales pueden usar para planificar un suministro de agua cambiante. Los equipos de HiMAT ya han subido varios conjuntos de datos a Centro de archivo activo distribuido de la NASA en el Centro Nacional de Datos de Hielo y Nieve. En conjunto, el conjunto de nuevos productos se llama Glacier and Snow Melt (GMELT) Toolbox.

Peligros de presas de escombros y otros impactos

Hay cierta urgencia en completar la caja de herramientas, porque los cambios en los patrones de derretimiento parecen estar aumentando los peligros de la región, algunos de los cuales se encuentran solo en este tipo de terreno, como las «fallas» de represas de escombros en lagos glaciares y glaciares crecientes que bloquean el acceso a la montaña. pueblos y pastos. En las últimas décadas, los pueblos y la infraestructura, como carreteras y puentes, han sido arrasados ​​por estos eventos.

El equipo de Kargel está estudiando las inundaciones catastróficas de los lagos glaciares. Estos lagos comienzan como charcos de deshielo en la superficie de los glaciares, pero bajo las condiciones adecuadas pueden continuar derritiéndose hasta el nivel del suelo, acumulándose detrás de una pila precaria de hielo y escombros que originalmente era el extremo frontal del glaciar. Un terremoto, un desprendimiento de rocas o simplemente el aumento del peso del agua puede romper la presa de escombros y crear una inundación repentina.

Lagos como este eran casi desconocidos hace 50 o 60 años, pero a medida que la mayoría de los glaciares asiáticos de alta montaña se han ido reduciendo y retirando, los lagos glaciares han ido proliferando y creciendo. El más grande que Kargel ha medido, Lower Barun en Nepal, tiene 673 pies (205 metros) de profundidad con un volumen de casi 30 mil millones de galones (112 millones de metros cúbicos), o alrededor de 45,000 piscinas olímpicas llenas. El equipo de HiMAT ha mapeado todos los lagos glaciares de más de 330 metros (1100 pies) de diámetro durante tres períodos de tiempo diferentes, alrededor de 1985, 2001 y 2015, para estudiar cómo han evolucionado los lagos.

A medida que aumenta el tamaño y la cantidad de lagos glaciares, también aumenta la amenaza que representan para la población y la infraestructura locales. Dalia Kirschbaum del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, lidera un grupo que utiliza datos satelitales para predecir qué áreas son más susceptibles a deslizamientos de tierra en las altas montañas de Asia, lo que luego puede informar la ubicación de nueva infraestructura en la región.

Nieve más oscura, deshielo más rápido

Un factor crítico en las tasas futuras de derretimiento de la nieve y el hielo es el papel del polvo, el hollín y la contaminación que se depositan en las superficies congeladas. La nieve blanca y prístina refleja más del 90% de la radiación solar entrante hacia la atmósfera. Pero cuando la nieve está cubierta por partículas de hollín o polvo de color más oscuro, esta capa absorbe más calor y la nieve se derrite más rápido. La investigación ha demostrado que la razón por la que la Pequeña Edad de Hielo terminó en Europa fue la capa de hollín depositada en los Alpes por la Revolución Industrial. En Asia, los últimos 35 años han visto aumentos significativos en la cantidad de hollín que se deposita en la nieve de las montañas. Si estos rangos asiáticos reaccionarán de la misma manera que lo hicieron los Alpes hace siglos es una pregunta importante.

Cuando el hollín y el polvo se depositan en la nieve, las partículas de color más oscuro absorben más calor y la nieve se derrite más rápido.  Animación.

Cuando el hollín y el polvo se depositan en la nieve, las partículas de color más oscuro absorben más calor y la nieve se derrite más rápido.

Créditos: NASA/ Bailee DesRocher

Varios equipos de HiMAT se centran en este tema. Si-Chee Tsay de la NASA Goddard está utilizando datos satelitales para comprender mejor las propiedades de la nieve, el hielo y las partículas de polvo y hollín en esta región. Su grupo también está trabajando en colaboración con investigadores regionales en Nepal para instalar sensores a nivel del suelo en los glaciares ubicados en el Monte Everest, Annapurna y Dhaulagiri, entre otros sitios. Estos sensores permitirán a los investigadores verificar la precisión de las lecturas satelitales obtenidas en los mismos sitios.

Tom Painter de la Universidad de California, Los Ángeles, lidera un equipo que utiliza datos satelitales del espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) de la NASA y el conjunto de radiómetros de imágenes infrarrojas visibles (VIIRS) de NOAA/NASA en la comunidad Modelo de investigación y pronóstico del tiempo cuantificar el pasado y el posible futuro variaciones en la capa de nieve y otros factores como cambios en el hollín y el polvo. Otro equipo, dirigido por Sarah Kapnick de NOAA, está contabilizando el polvo y el hollín dentro de los modelos climáticos globales, para mejorar la comprensión de los cambios regionales históricos y futuros previstos.

Las montañas más altas del mundo plantean desafíos únicos en el pronóstico del tiempo. Un equipo dirigido por Summer Rupper de la Universidad de Utah en Salt Lake City ha abordado uno de estos desafíos mediante el desarrollo de un modelo que diferencia entre el hielo y la nieve que se depositaron en la región durante la temporada del monzón y los que provinieron de las tormentas de invierno, de modo que que los científicos puedan estudiar dónde y cuándo es probable que caiga nieve a lo largo del año.

Conclusiones iniciales

En el último año de la encuesta HiMAT, dijo Arendt, la investigación se está uniendo y los artículos científicos de los equipos se están preparando para su publicación. Una de las conclusiones más alarmantes es que los glaciares serán de un 35 a un 75 % más pequeños en volumen para el año 2100 debido al rápido derretimiento. A papel publicado el 19 de junio en Science Advances por miembros del equipo de HiMAT respalda esta conclusión con un análisis de 40 años de datos satelitales sobre glaciares en la cordillera del Himalaya. (Los primeros años de datos que los investigadores usaron para este estudio provienen de satélites espías desclasificados). No solo todos los glaciares en la Cordillera del Himalaya están perdiendo hielo, sino que la tasa promedio de pérdida de hielo se duplicó entre los primeros 25 años de datos satelitales, 1975-2000 , y los últimos 16 años, 2000-2016.

Aún no está claro si la lluvia y las nevadas también cambiarán, y si los cambios agravarían o mitigarían los efectos de la pérdida de hielo. La precipitación ya varía considerablemente de un rango a otro en esta región, dependiendo del monzón y el flujo de tormentas de invierno en el área. Por ejemplo, las precipitaciones están aumentando actualmente en la Cordillera de Karakoram, donde los glaciares están estables o avanzan, pero en todas las demás cordilleras de esta región, casi todos los glaciares están retrocediendo. Aún no está claro si esa anomalía continuará, se fortalecerá o se revertirá a medida que el clima continúe cambiando. “La dinámica climática global dictará dónde terminan las tormentas y cómo interceptan las montañas”, dijo Arendt. “Incluso pequeños cambios en el seguimiento de las tormentas pueden crear una variabilidad significativa”.

Hallazgos como estos son la razón por la cual los equipos de HiMAT están ansiosos por completar su caja de herramientas GMELT, señaló Arendt. Los nuevos productos ofrecerán a los responsables de la toma de decisiones la mejor compilación de conocimiento que se puede hacer actualmente sobre cómo la alta montaña de Asia ha estado cambiando en las últimas décadas, junto con un nuevo conjunto de recursos para ayudarlos a planificar la mejor manera de prepararse para el futuro de este región difícil de predecir.

Por: Carol Rasmussen
Equipo de Noticias de Ciencias de la Tierra de la NASA

Última actualización: 26 de junio de 2019

Montaje: Sara Blumberg

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