Con aproximadamente el 70 por ciento de todo el consumo mundial de agua dulce destinado a la agricultura, la dependencia del desarrollo del riego a gran escala sigue extendiéndose y, en última instancia, aumenta los rendimientos de los cultivos en muchas regiones.
Pero la expansión continua del riego de tierras de cultivo, al igual que cualquier cambio en la cubierta terrestre provocado por el ser humano, encierra el potencial de generar consecuencias no deseadas. Estas consecuencias de la actividad humana deberían comprenderse bien antes de ponerse en práctica.
En un nuevo artículo, un equipo del MIT del departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (CEE, por sus siglas en inglés) analiza los efectos del riego a gran escala de tierras de cultivo sobre los patrones de precipitación en el Sahel de África Oriental, alrededor del Esquema de Riego de Gezira, considerado hoy uno de los mayores proyectos de riego del mundo. Los investigadores plantearon su exploración combinando análisis de modelización teórica con evidencia observacional recopilada durante varias décadas desde 1930, un enfoque sin precedentes en estudios anteriores.
El equipo del CEE estudió 60 años de datos de precipitaciones, temperatura y caudal fluvial para deducir de forma empírica los efectos atmosféricos del desarrollo del riego.
“El desarrollo a gran escala de sistemas de riego es un buen ejemplo de actividad humana que ha modificado de forma significativa la cubierta terrestre y el medio ambiente en muchas regiones del mundo”, afirma el coautor, el profesor Elfatih Eltahir, jefe adjunto del departamento de CEE. “En todos los proyectos de desarrollo, debemos comprender mejor los posibles efectos de nuestras acciones sobre el medio ambiente antes de desarrollar sin reflexión.”
Según la teoría elaborada por los investigadores a partir de su estudio, cuando se riega una gran superficie, la temperatura del aire en superficie se enfría y la presión en superficie aumenta. Se conjeturó que esta reacción reduce las precipitaciones sobre la tierra regada, al tiempo que genera una circulación en sentido horario que interactúa con el viento regional predominante. Según esa interacción, la teoría predice que se crearían zonas específicas de convergencia, que impulsarían las precipitaciones en algunas de las áreas circundantes.
Tras concluir su profundo análisis de los datos climáticos regionales, los investigadores coincidieron en que el desarrollo del riego a gran escala en el Sahel de África Oriental ha aumentado de forma constante las precipitaciones en zonas situadas al este de las tierras regadas, mientras que las reduce directamente sobre ellas.
En el espacio y a lo largo del tiempo, los cambios en las precipitaciones y en la temperatura coincidieron de una manera que superó las expectativas del grupo y se ajustó casi a la perfección a la teoría original, afirma el coautor principal del artículo y becario posdoctoral del CEE, Ross Alter.
“No suele lograrse ese tipo de coincidencia tan clara al atribuir el cambio climático regional a partir de la teoría y de las observaciones”, afirma Alter.
Según Eltahir, los hallazgos del equipo indican la necesidad de considerar con mayor detenimiento las posibles repercusiones agrícolas, hidrológicas y económicas de la expansión del riego.
El artículo se publicó hoy en la revista Nature Geoscience, de Alter, la coautora principal Eun-Soon Im, del Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), y Eltahir.
Cuantificación de los efectos
Para definir un clima, es necesario considerar un conjunto de datos de al menos 30 años. Por ello, el equipo estudió registros recopilados entre 1930 y 1999, con un intervalo de 10 años para la construcción de los sistemas de riego, con el fin de cuantificar los efectos ambientales del riego.
El primer paso del estudio consistió en emplear un análisis complementario de simulaciones numéricas y modelización. Utilizando un sofisticado modelo climático regional, desarrollado por el grupo de Eltahir a lo largo de los últimos 25 años y que representa las condiciones de la atmósfera, así como las del suelo, los autores realizaron simulaciones tanto con riego como sin él.
Su objetivo, en este sentido, era cuantificar, desde un punto de vista teórico, los efectos de las tierras regadas del Esquema de Gezira sobre las precipitaciones. A continuación, los investigadores verificaron sus conjeturas comparándolas con hechos reales observados a lo largo de los 60 años del período analizado.
Al contrastar sus simulaciones con las evidencias empíricas recopiladas, las representaciones cartográficas de los cambios en las precipitaciones, desde antes hasta después de la expansión del riego, revelaron fuertes descensos sobre el Esquema de Gezira y aumentos claros en las tierras orientales. Los efectos del incremento de las precipitaciones son especialmente evidentes en Gedaref, una región situada al este de Gezira. Durante el último medio siglo, en paralelo a la expansión del riego en el Esquema de Gezira, Gedaref ha recibido abundantes precipitaciones y se ha consolidado como una región agrícola de secano exitosa.
Este comportamiento climático contrasta notablemente con la sequía que padece la mayor parte del Sahel africano.
“Para precisar los efectos del riego sobre el clima, es importante identificar las zonas de cambio relativo, no de cambio absoluto”, explica Alter. “Dado que las precipitaciones en esa región disminuyeron de forma notable en conjunto, cualquier aumento mayor de las precipitaciones, incluso si no hubo ningún cambio entre los dos períodos en cuestión, seguiría considerándose un aumento.” En este caso, unas precipitaciones estables siguen siendo mejores en comparación con las tierras que sufren sequías.
Optimización de la eficiencia
Aunque los investigadores reconocen el riego como una solución ideal para los desafíos agrícolas, todos coinciden en que comprender los cambios en la cubierta terrestre provocados por el ser humano y su influencia en el medio natural es necesario para el desarrollo sostenible.
“El conocimiento obtenido en este estudio proporciona una comprensión más fundamental de los efectos de los cambios en el uso del suelo y en la cubierta terrestre sobre la atmósfera”, afirma Alter.
Los investigadores precisan que su estudio no tiene en cuenta otros procesos, distintos del desarrollo del riego, que alteran el clima, como los cambios en la composición química de la atmósfera y el consiguiente cambio climático global.
Ahora que existe un espectro establecido de posibles efectos del desarrollo significativo del riego, los investigadores sugieren que este nuevo conocimiento sobre los efectos del cambio en la cubierta terrestre sobre el sistema climático debería ayudar a lograr una atribución más rigurosa de los impactos regionales y locales del cambio climático global.
“Aunque existen muchos estudios que demuestran que el paisaje tiene tales efectos, el uso de datos observados en el mundo real convierte a esta en una contribución investigadora especialmente importante”, afirma Roger Pielke Sr., científico investigador sénior de la Universidad de Colorado, que no participó en este estudio. “Cabe esperar que los paisajes regados de todo el mundo, y en realidad todos los paisajes modificados por el ser humano, según el estudio de Alter et al., desempeñen un papel importante en el tiempo y el clima locales y regionales. Este efecto humano sobre el sistema climático se ha subestimado en evaluaciones anteriores del cambio climático. El artículo de Alter et al. es una contribución muy significativa para ampliar nuestra comprensión del papel del ser humano en el sistema climático.”
“Existe, sin duda, una necesidad apremiante de riego a gran escala en África y en otras regiones”, afirma Eltahir. “Ahora disponemos de una base sobre los probables efectos de los cambios en la cubierta terrestre inducidos por el ser humano, y podemos utilizar este nuevo conocimiento en la fase de diseño de los sistemas de riego, en lugar de hacerlo a posteriori.”
La financiación de esta investigación procedió del Acuerdo de Cooperación entre el Instituto Masdar y el MIT, así como del Singapore-MIT Alliance for Research and Technology.
Este artículo se publica en colaboración con MIT News. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde los puntos de vista expresados.
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Autoría: Kelsey Damrad es redactora de MIT News.
Imagen: Se pueden ver nubes sobre tierras de cultivo en el noroeste de Tasmania, en las afueras de Launceston. REUTERS/David Gray
