La evapotranspiración implica el paso del agua del suelo al aire mediante una combinación de evaporación y transpiración.
Nuevas investigaciones han demostrado que la evapotranspiración aumentó a nivel mundial un 10 % entre 2003 y 2019 debido al cambio climático.
Los investigadores han introducido una nueva forma de seguir los cambios en la masa de agua de distintas zonas de la Tierra mediante datos satelitales.
Si continúan las tendencias identificadas en el ciclo del agua, esto podría provocar retos como la disminución de los caudales de los ríos y un aumento del riesgo de incendios forestales.
La evapotranspiración –el paso del agua del suelo al aire mediante una combinación de evaporación y transpiración– aumentó a nivel mundial un 10 % entre 2003 y 2019, según nuevas investigaciones.
El estudio, publicado en Nature, concluye que el cambio está impulsado principalmente por el calentamiento de la superficie terrestre. Esto confirma una teoría de larga data según la cual, a medida que el clima siga calentándose en el futuro, el ciclo del agua ganará energía y “se intensificará”.
El estudio presenta una forma novedosa de seguir los cambios en la masa de agua de distintas zonas del planeta mediante datos satelitales. Este método permite a los autores “completar la imagen del ciclo del agua en lo que respecta a la evapotranspiración”, afirma a Carbon Brief un científico que no participó en la investigación. “Este cierre se le ha resistido a los científicos durante décadas”, añade.
Sin embargo, si las tendencias observadas continúan, “las disminuciones asociadas del caudal de los ríos y los aumentos del riesgo de incendios forestales supondrán retos para los gestores hídricos y los planificadores de emergencias de todo el mundo”, afirma a Carbon Brief otro científico.
Datos satelitales
Tras la precipitación, la evapotranspiración es el segundo componente más grande del ciclo global del agua. Se trata de un término que describe el movimiento del agua desde la superficie terrestre hacia la atmósfera, a través de la evaporación desde el suelo y las masas de agua, y la transpiración de la vegetación.
Los científicos han creído durante mucho tiempo que, a medida que el calentamiento global eleva las temperaturas, el aumento de energía en el sistema climático impulsará niveles más altos de evapotranspiración. Esto daría lugar a un ciclo global del agua más acelerado e “intenso”.
Para medir los cambios en la evapotranspiración, los científicos han utilizado habitualmente técnicas como modelos, la teledetección y las observaciones in situ. Sin embargo, el estudio señala que cada método tiene sus limitaciones a la hora de hacer estimaciones para grandes regiones o para todo el planeta.
Dr. Michael Byrne – climatólogo y profesor en la Universidad de St Andrews, que no participó en el artículo – explica a Carbon Brief que las mediciones in situ son “generalmente escasas, muy influenciadas por las condiciones locales y, por sí solas, insuficientes para las estimaciones globales de la evapotranspiración”.
Los autores del artículo añaden que existen “grandes incertidumbres” vinculadas a algunos de los otros métodos, por ejemplo, al extrapolar las observaciones locales a un nivel global.
Dr. Joshua Fisher, científico investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que tampoco participó en el estudio, explica a Carbon Brief que la evapotranspiración puede medirse mediante imágenes satelitales. Sin embargo, los satélites necesitan una línea de visión despejada para tomar lecturas, señala Fisher, y las nubes a menudo “se interponen”.
En este estudio, en lugar de intentar medir la evapotranspiración directamente, los autores utilizan satélites para medir los componentes relacionados del ciclo del agua. Además, en lugar de usar imágenes satelitales tradicionales, los autores utilizan datos de las misiones de satélites Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) y GRACE-Follow On (GRACE-FO) para medir los cambios en la posición de grandes cantidades de agua.
GRACE es “único” porque los satélites no necesitan ver directamente la superficie de la Tierra para recopilar datos, explica Fisher a Carbon Brief. Señala que los satélites aprovechan la fuerza de la gravedad, y añade que así se evita el problema de las nubes, porque tienen muy poca masa:
“GRACE/FO se mueve literal y físicamente cuando es atraído por la gravedad. La gravedad es causada por la masa. Así, el campo gravitatorio es algo que se puede percibir sin necesidad de verlo físicamente. En este caso, la masa es la tierra y el agua. Pero la tierra más o menos permanece igual, mientras que el agua superficial cambia; las nubes tienen muy poca masa.”
Para medir la evapotranspiración, los autores suponen que toda la precipitación se divide en evapotranspiración, descarga fluvial y almacenamiento de agua en el suelo. Al medir por separado los otros tres componentes del ciclo del agua, los autores pueden, por tanto, calcular la evapotranspiración.
Byrne explica a Carbon Brief que sustituir las mediciones directas por este método de “balance hídrico” es “un enfoque creativo para estimar las tendencias globales de la evapotranspiración”. Añade:
“Se combinaron diversas mediciones independientes de estas magnitudes para ofrecer una estimación sólida de la tendencia global de la evapotranspiración y, lo que es crucial, de su incertidumbre.”
Calentamiento de la tierra
El estudio utiliza este enfoque para producir un “conjunto”, o colección, de 20 estimaciones de la evapotranspiración terrestre global para 2003-19.
Las imágenes siguientes muestran cómo han variado en 2003-19 la evapotranspiración (arriba), la precipitación (segunda desde arriba), la descarga (segunda desde abajo) y el cambio en el almacenamiento de agua subterránea (abajo). La línea negra muestra la tendencia media y la zona sombreada muestra el intervalo de confianza, donde las regiones rojas indican una confianza alta.
Los autores constatan un aumento “estadísticamente significativo” de la evapotranspiración de 2,3 mm al año en 2003-19, lo que equivale a un incremento de alrededor del 10 % por encima de la media a largo plazo. Según el estudio, estos resultados “son coherentes con la hipótesis de que la evapotranspiración mundial debería aumentar en un clima más cálido”.
En comparación, la precipitación aumentó un 3 % y la descarga disminuyó un 6 % en el mismo período, con respecto a sus medias a largo plazo, según indica el estudio.
Dra. Kate Willett – climatóloga de la Oficina Meteorológica del Reino Unido, que no participó en el estudio, confirma que el aumento de la evapotranspiración es “en gran medida coherente con estudios anteriores”.
Por otra parte, la Dra. Madeleine Pascolini-Campbell del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA – autora principal del estudio – explica a Carbon Brief que la tendencia confirma las sugerencias de otros modelos y datos. Sin embargo, añade que el cambio es “mayor de lo que esperábamos con base en las estimaciones actuales”.
Los autores también identifican los factores que impulsan los cambios detectados. Constatan que más de la mitad del aumento está impulsada por la temperatura global de la superficie terrestre, y que las temperaturas más altas provocan incrementos de la evapotranspiración. Por otro lado, el 17 % de la variabilidad se debe al fenómeno climático natural conocido como El Niño-Oscilación del Sur.
Los autores señalan que, a medida que el clima se calienta, aumenta la cantidad de lluvia que vuelve a la atmósfera mediante la evapotranspiración, mientras que la “escorrentía superficial” disminuye. La escorrentía es la cantidad de lluvia que fluye por la tierra y hacia arroyos y ríos, en lugar de infiltrarse en el suelo.
Pascolini-Campbell explica que esta reducción de la escorrentía podría tener implicaciones para la disponibilidad de agua:
“El aumento de la evapotranspiración afecta a la cantidad de agua superficial disponible para la agricultura y el abastecimiento de agua. En el futuro, el aumento de la evapotranspiración también podría significar una mayor pérdida de agua de la tierra en algunas regiones, lo que provocaría sequías, mientras que otras zonas experimentarían lluvias más intensas a medida que se vea afectada la circulación atmosférica.”
Byrne señala que una mayor evapotranspiración también podría aumentar los riesgos de incendios forestales al secar la vegetación:
“Si estas tendencias de la evapotranspiración continúan de acuerdo con lo previsto, las disminuciones asociadas del caudal de los ríos y los aumentos del riesgo de incendios forestales supondrán retos para los gestores hídricos y los planificadores de emergencias de todo el mundo.”
Willett añade que las tendencias observadas en este estudio también explican “parte de la historia” de la disminución de la humedad relativa que los científicos han observado sobre la tierra:
“El estudio concluye que este [aumento de la evapotranspiración] se debe en gran medida a la temperatura y está relacionado con un pequeño aumento de la precipitación y una disminución mayor del almacenamiento de agua. Esto sugiere un secado de la superficie terrestre que probablemente también forme parte de la explicación de la disminución de la humedad relativa sobre tierra firme.”
Por otro lado, los autores señalan también que las tasas más altas de evapotranspiración pueden tener un efecto refrescante sobre la superficie terrestre, ya que el agua que se evapora absorbe energía de la superficie de la Tierra. Esto “podría crear un mecanismo de retroalimentación negativa” que contrarresta en parte el calentamiento provocado por el cambio climático, según el estudio.
“Completar la imagen del ciclo del agua”
La evapotranspiración es un componente “crítico” del ciclo del agua, afirma Pascolini-Campbell a Carbon Brief, pero históricamente ha sido “muy difícil de medir a gran escala”. Añade que este estudio aporta “una nueva línea de evidencia de que el ciclo del agua se intensifica con el aumento de las temperaturas”.
Fisher explica a Carbon Brief que el artículo es “excelente” y que los datos satelitales ofrecen “un cierre magnífico del ciclo global del agua”. Añade:
“Al combinar las mediciones oceánicas de la descarga fluvial con mediciones de precipitación de calidad, GRACE/GRACE-FO puede ahora completar la imagen del ciclo del agua en lo que respecta a la evaporación. Este cierre se le ha resistido a los científicos durante décadas. [El estudio lo ha] resuelto. Y, efectivamente, ahora pueden ver a través de la niebla de la incertidumbre para confirmar que la evaporación ha aumentado, en efecto, con el incremento de la energía atrapada por el CO2 en aumento.”
Dr. Alexis Berg es investigador asociado en la Universidad de Harvard y no participó en el estudio. Explica a Carbon Brief que el estudio es “un enfoque original y un gran esfuerzo”, pero añade que también le preocupa la atribución que hacen los autores del aumento de la evapotranspiración al aumento de la temperatura terrestre.
Explica a Carbon Brief que, sobre tierra firme, las temperaturas más altas pueden impulsar una mayor evapotranspiración en las regiones húmedas. Sin embargo, añade que en las regiones secas, “limitadas por el agua”, la relación “va en sentido contrario”:
“Aunque los cambios medios mundiales de la evapotranspiración vendrán dominados por las regiones húmedas, creo que el panorama global, en términos de procesos, es algo más complejo que un simple “más calentamiento, más evapotranspiración”; de hecho, la temperatura y la evapotranspiración están acopladas de formas complejas.”
Berg añade que los autores no mencionan la tendencia del “verdeamiento global” que se ha producido en las últimas décadas, la cual “podría conducir a un aumento de la evapotranspiración, independientemente del calentamiento”.
Por su parte, los autores del estudio señalan que la investigación presenta una “estimación global” de la evapotranspiración y no puede utilizarse para identificar puntos concretos de cambio climático.
Byrne explica a Carbon Brief que, para una medición a escala mundial, “este tipo de estimación ‘de arriba abajo’ de la evapotranspiración es esclarecedora. Sin embargo, añade que podría “desarrollarse aún más para medir las tendencias de la evapotranspiración a escala regional”.
Fisher coincide en que el siguiente paso es “fusionar estas mediciones de visión general con mediciones a escala local”.
