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El estudio explora los impactos climáticos en los suministros de agua de deshielo.

Esta historia es una adaptación de la edición de Reno de la Universidad de Nevada de Beatrice Gordon, encontrada originalmente aquí.

El agua a menudo cae del cielo y se almacena en las montañas de los Estados Unidos en forma de nieve antes de que se derrita y fluya hacia las comunidades urbanas y rurales. Conocer los factores que influyen en cuándo y cuánto hielo se derrite y finalmente llega a los arroyos, ríos y embalses es fundamental para los administradores del agua que intentan aprovechar al máximo los recursos hídricos limitados. Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Nevada, Reno, y el Instituto de Investigación del Desierto (DRI) se publica en Cartas de investigación ambiental Identifica tres factores principales que afectan los suministros de agua debido al derretimiento de la nieve e identifica las regiones donde los suministros de agua de las montañas responden de manera diferente al cambio climático. El estudio utilizó datos de 537 cuencas hidrográficas en los Estados Unidos.

Basándose en más de 30 años de investigaciones anteriores recopiladas durante dos años, la investigación encontró que se pueden usar tres factores: la cantidad total de nieve invernal disponible al final del invierno, la rapidez con la que se derrite la nieve y cuándo se derrite la nieve. Para predecir mejor cómo afectará el cambio climático a los suministros críticos de agua debido al derretimiento del hielo. El equipo de investigación encontró diferencias significativas en cómo cada uno de estos factores afecta las diferentes cuencas hidrográficas en todo el país.

“En el mejor de los casos, los administradores del agua en el oeste de América del Norte enfrentan la desafiante tarea de garantizar suministros de agua confiables para usuarios agrícolas, urbanos y recreativos”, dijo Paul Brooks, profesor de geología y geofísica en la Universidad de Utah. Han hecho un trabajo tan bueno que muchos residentes rara vez vuelven a pensar en su uso del agua. Cada vez más, estos administradores están atrapados entre la espada y la pared, ya que el cambio climático y el crecimiento de la población aumentan la demanda de agua, mientras que la cantidad y el momento de la disponibilidad del agua se vuelven más variables”.

dijo Beatrice Gordon, autora principal y estudiante de doctorado en la Universidad de Nevada, el Programa de Posgrado en Ciencias Hidrológicas de Reno y el Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales. “Pero lo que es un desafío es que los suministros de agua en las montañas responden de manera diferente a los cambios en la nieve dependiendo de dónde se encuentre en los Estados Unidos, dado este desafío, nuestro objetivo era proporcionar a los científicos y otros administradores del agua un marco simple pero poderoso que puede ser se utiliza para mejorar las predicciones sobre el momento y la cantidad de flujo con el cambio climático se está acelerando”.

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credito de imagen: Foto de Beatrice Gordon, Universidad de Nevada, Reno

El derretimiento de la nieve y el hielo de las montañas Wind River en Wyoming alimenta el río Wind a través de Dinwoody Creek.

El primer paso en la construcción de este marco fue un inventario de lo que se sabía, y quizás lo más importante, lo que no se sabía, acerca de cómo la nieve formaba el flujo de corriente. Para hacer esto, Brooks e investigadores de la Universidad de Nevada, Reno y DRI se asociaron con investigadores de la Universidad Estatal de Boise y la Universidad de Concepción en Chile para revisar más de tres décadas de investigaciones anteriores. Esta revisión incluyó más de 150 estudios de hielo y flujo de agua de todo el mundo. Con base en esta síntesis, encuentran que la cantidad de flujo, y en menor medida cuando ocurre el flujo de primavera, varía en respuesta a los cambios en la nieve en los Estados Unidos.

dijo el investigador y coautor Adrian Harpold, profesor asociado de la Universidad de Nevada, Reno. Como parte de la Estación Experimental de la universidad, el laboratorio realiza observaciones de campo y sensores remotos, así como modelado para ayudar a responder algunas de las preguntas más apremiantes relacionadas con la ecología de las montañas frente a las condiciones ambientales cambiantes.

La incertidumbre sobre cuándo y cuánta agua provendrá de la capa de nieve invernal es un problema grave para los administradores del agua que tienen la tarea de satisfacer las necesidades de una población en crecimiento y una mayor demanda de alimentos. Especialmente en el oeste de los Estados Unidos, que tiene inviernos más húmedos y veranos más secos, la mayor parte del agua superficial se origina en las nevadas de las montañas, y más de dos tercios de los flujos de los embalses provienen de la nieve. Por contexto, los aproximadamente 40 millones de personas, y gran parte de la tierra agrícola más productiva en el oeste de los Estados Unidos, dependen al menos en parte del flujo generado por el deshielo almacenado en dos de estos embalses.

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Campo de heno en Wyoming.

Este campo de heno en el noreste de Wyoming depende del derretimiento de la nieve de las montañas Bighorn en la distancia. Foto de Beatrice Gordon, Universidad de Nevada, Reno.

Un marco para navegar por aguas desconocidas

La revisión de los investigadores destaca el importante desafío de administrar los suministros de agua en las montañas dadas todas las incertidumbres y la diversidad en las respuestas regionales al cambio climático. Basándose en una revisión de la literatura y décadas de experiencia de investigadores líderes, los autores han desarrollado un marco simple, centrado en tres factores, diseñado para ayudar a los administradores del agua a navegar mejor los desafíos que plantea un futuro más complejo e incierto.

  • Vapor de agua que fluye de la temporada de nieve. A pesar del nombre complejo, la función de este mecanismo es sencilla. Controla la cantidad de nieve disponible al final del invierno. A lo largo del invierno, el agua almacenada en las masas de nieve se «pierde» a la atmósfera por evaporación (cuando el agua se convierte en gas) y por sublimación (cuando la nieve se convierte en gas). A medida que se calienta el invierno, es probable que aumenten estas pérdidas, lo que, según muestra la investigación, puede reducir la cantidad de nieve disponible que se libera como flujo de corriente.
  • Densidad de entrada de agua líquida. Este mecanismo se relaciona con la rapidez con que el agua de la nieve derretida y/o la lluvia llega al suelo. La velocidad a la que la precipitación llega a la superficie de la Tierra afecta el destino final del agua. Los inviernos más cálidos significan lluvias invernales más intensas, lo que, según ha demostrado la investigación, puede generar una mayor afluencia.
  • Sincronización de entradas de agua y energía. Este mecanismo se ocupa de cuándo está disponible el agua procedente del deshielo y/o de la lluvia en relación con el momento en que más la necesitamos. A diferencia de la lluvia, la nieve permanece en el suelo después de que ha caído, sirviendo como un gran depósito temporal (y gratuito) para ciudades y granjas. Históricamente, los bloques de hielo liberaban agua en los arroyos a fines de la primavera y principios del verano, cuando la demanda de agua es mayor. Menos nieve significa menos almacenamiento, lo que, según ha demostrado la investigación, aumentará la brecha entre el momento en que se ahorra agua y el momento en que más se necesita.
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Usando datos disponibles públicamente de 537 ubicaciones en los Estados Unidos, los investigadores usaron este marco para identificar los factores más y menos importantes. La importancia relativa de estos mecanismos para los suministros de agua de montaña, que los autores resumen como «cuánto, cuán rápido y cuándo» varía geográficamente, según los resultados del estudio.

Por ejemplo, el flujo de agua en la Gran Cuenca es particularmente sensible a los cambios en los tres mecanismos, lo que hace que las proyecciones de la gestión del agua sean un gran desafío en esta región. Sin embargo, cerca, al otro lado de Donner Pass en las montañas de Sierra Nevada, la investigación muestra que la rapidez con la que el agua llega a la superficie de la Tierra y cuándo hay agua disponible será más importante que la cantidad de nieve que se pierde en la atmósfera a través de la evaporación y la sublimación.

Más trabajo por hacer

Una continuación del proyecto del USDA, Brooks está colaborando con el Departamento de Servicios Públicos de Salt Lake City, el Proyecto Salt River, el Distrito de Conservación de Agua de la Cuenca Weber y otros administradores en todo el oeste de los Estados Unidos para identificar y planificar cambios en el suministro de agua en un clima cálido.

El marco es solo el primer paso para responder las grandes preguntas sobre el destino del suministro de agua del equipo. Harpold y Gordon, junto con Gabrielle Boisrame y Rosemary Carroll de DRI, están en un proyecto patrocinado por el USDA, «SNOWPACs», dirigido por la Universidad de Nevada, Reno, en colaboración con otras universidades.

«Este estudio surgió debido a la necesidad de describir los cambios variables en el flujo de alcantarillado que ocurren en Intermountain West y la dificultad de administrar los embalses que son críticos para el suministro de agua para la agricultura», dijo Harbold.

La nieve cae sobre las montañas de Sierra Nevada.

El hielo invernal en las montañas de Sierra Nevada cerca de Bridgeport, California, almacena agua para cumplir con los requisitos de agua humanos, culturales, agrícolas y ambientales de la cuenca del río Walker en Nevada. Foto de Beatrice Gordon, Universidad de Nevada, Reno.

El equipo enfoca sus próximos esfuerzos en comprender cómo estos cambios en el flujo de agua afectan las cuencas dominadas por la agricultura, incluida la cuenca del río Walker, que proporciona agua para la agricultura en Nevada.

“Como alguien que creció en la agricultura en el oeste de los Estados Unidos, sé lo importante que es la nieve para nuestras comunidades agrícolas y ganaderas”, dijo Gordon. «Estoy emocionado de ver cómo el trabajo que surge de los SNOWPAC brinda información importante a los tomadores de decisiones que actualmente están lidiando con estos cambios en los suministros de agua de nuestras montañas».

Se brindó apoyo para la investigación publicada recientemente en NIFA Environmental Research Letters (Proyecto #NEVW-2017-08812) y el Programa de becas de tesis Babbitt del Instituto Lincoln.