Un nuovo metodo per stimare il volume d’acqua nei fiumi
Uno studio condotto da ricercatori della NASA fornisce nuove stime sul volume d’acqua che scorre nei fiumi terrestri, sui tassi di deflusso verso l’oceano e su come entrambi questi valori siano variati nel tempo. Queste informazioni sono fondamentali per comprendere il ciclo idrologico del pianeta e per gestire le risorse idriche dolci. I risultati evidenziano inoltre le regioni soggette a un intenso sfruttamento idrico, come il bacino del fiume Colorado negli Stati Uniti, il bacino dell’Amazzonia in Sud America e il bacino del fiume Orange nell’Africa meridionale.
Per lo studio, recentemente pubblicato su Nature Geoscience, i ricercatori del Jet Propulsion Laboratory della NASA in California hanno utilizzato una metodologia innovativa che combina misurazioni da stazioni idrometriche con modelli informatici di circa 3 milioni di segmenti fluviali in tutto il mondo.
Gli scienziati stimano che il volume totale d’acqua nei fiumi terrestri, in media dal 1980 al 2009, sia di 539 miglia cubiche (2.246 chilometri cubici). Questo corrisponde a circa la metà dell’acqua del Lago Michigan e circa lo 0,006% di tutta l’acqua dolce, che a sua volta rappresenta il 2,5% del volume globale. Nonostante la loro piccola proporzione rispetto all’acqua del pianeta, i fiumi sono stati vitali per gli esseri umani fin dalle prime civiltà.
Sfide nella stima del volume d’acqua nei fiumi
Sebbene nel corso degli anni siano state effettuate numerose stime sul flusso d’acqua dai fiumi verso l’oceano, le stime sul volume d’acqua che i fiumi detengono collettivamente, noto come stoccaggio, sono state poche e più incerte, afferma Cédric David, coautore dello studio.
David paragona la situazione a spendere da un conto corrente senza conoscerne il saldo. “Non sappiamo quanto acqua ci sia nel conto, e la crescita della popolazione e i cambiamenti meteo stanno complicando ulteriormente le cose”, afferma David. “Ci sono molte cose che possiamo fare per gestire come la stiamo utilizzando e assicurarci che ci sia abbastanza acqua per tutti, ma la prima domanda è: Quanta acqua c’è? Questo è fondamentale per tutto il resto.”
Le stime presentate nello studio potrebbero essere confrontate in futuro con i dati del satellite internazionale Surface Water and Ocean Topography (SWOT) per migliorare le misurazioni degli impatti umani sul ciclo idrico terrestre. Lanciato nel dicembre 2022, SWOT sta mappando l’altitudine dell’acqua in tutto il mondo, e i cambiamenti nell’altezza dei fiumi offrono un modo per quantificare stoccaggio e deflusso.
Le ‘impronte digitali’ dell’uso dell’acqua
Lo studio ha identificato il bacino dell’Amazzonia come la regione con il maggior stoccaggio fluviale, contenendo circa 204 miglia cubiche (850 chilometri cubici) d’acqua, circa il 38% della stima globale. Lo stesso bacino scarica anche la maggior quantità d’acqua nell’oceano: 1.629 miglia cubiche (6.789 chilometri cubici) all’anno. Questo rappresenta il 18% del deflusso globale verso l’oceano, che in media è di 8.975 miglia cubiche (37.411 chilometri cubici) all’anno dal 1980 al 2009.
Sebbene non sia possibile per un fiume avere un deflusso negativo, per ragioni contabili è possibile che da alcuni segmenti fluviali esca meno acqua di quanta ne sia entrata. Questo è ciò che i ricercatori hanno riscontrato per parti dei bacini dei fiumi Colorado, Amazzonia e Orange, così come per il bacino del Murray-Darling nel sud-est dell’Australia. Questi flussi negativi indicano principalmente un intenso uso umano dell’acqua.
Un nuovo modo di quantificare i fiumi
Per decenni, la maggior parte delle stime sul volume totale d’acqua dei fiumi terrestri sono state affinamenti di una cifra delle Nazioni Unite del 1974, e nessuno studio ha illustrato come la quantità sia variata nel tempo. Stime migliori sono state difficili da ottenere, afferma David, a causa della mancanza di osservazioni dei fiumi del mondo, in particolare quelli lontani dalle popolazioni umane.
Un altro problema è stato che ci sono molte più stazioni idrometriche che monitorano i livelli e il flusso dei grandi fiumi rispetto a quelli piccoli. C’è anche un’ampia incertezza nelle stime del deflusso del terreno, ovvero l’acqua piovana e lo scioglimento della neve che fluiscono nei fiumi.
Lo studio è partito dal presupposto che il deflusso che fluisce in un sistema fluviale e attraverso di esso dovrebbe approssimativamente eguagliare la quantità misurata dalle stazioni a valle. Dove i ricercatori hanno riscontrato incongruenze tra il deflusso simulato da tre modelli di superficie terrestre e le misurazioni delle stazioni prese da circa 1.000 località, hanno utilizzato le misurazioni delle stazioni per correggere i numeri del deflusso simulato.
Successivamente, hanno modellato il deflusso attraverso i fiumi su una mappa globale ad alta risoluzione sviluppata utilizzando dati di elevazione del terreno e immagini dallo spazio, inclusi quelli della missione Shuttle Radar Topography della NASA. Questo approccio ha prodotto tassi di deflusso, che sono stati utilizzati per stimare lo stoccaggio medio e mensile per i singoli fiumi e per i fiumi del pianeta nel loro insieme.
Utilizzare una metodologia coerente consente confronti nel flusso e nel prelievo umano tra diverse regioni.
“In questo modo possiamo vedere dove nel mondo è immagazzinata la maggior quantità di acqua fluviale, o dove la maggior quantità di acqua viene svuotata negli oceani dai fiumi”, afferma Collins, ora ricercatrice post-dottorato presso l’Università della North Carolina a Chapel Hill.
Riferimento: “Global patterns in river water storage dependent on residence time” di Elyssa L. Collins, Cédric H. David, Ryan Riggs, George H. Allen, Tamlin M. Pavelsky, Peirong Lin, Ming Pan, Dai Yamazaki, Ross K. Meentemeyer e Georgina M. Sanchez, 22 aprile 2024, Nature Geoscience.
DOI: 10.1038/s41561-024-01421-5
