Onde sul Lago Superiore si schiantano contro il lungomare di Duluth, Minn. 10, 2014. Randen Pederson, CC BY
I Grandi Laghi del Nord America contengono circa un quinto della superficie di acqua dolce di superficie. A maggio, nuovi record di alto livello dell'acqua sono stati fissati sui laghi Erie e Superior, e ce ne sono stati inondazioni diffuse attraverso il lago Ontario per il la seconda volta in tre anni. Questi eventi coincidono con precipitazioni persistenti e gravi inondazioni in gran parte del Nord America centrale.
Di recente, come 2013, i livelli di acqua nella maggior parte dei Grandi Laghi erano molto bassi. A quel tempo alcuni esperti proposero che il cambiamento climatico, insieme ad altre azioni umane come il dragaggio di canali e le deviazioni di acqua, avrebbe portato i livelli dell'acqua a continuare a declinare. Questo scenario ha destato serie preoccupazioni. Oltre 30 milioni di persone vivono all'interno del bacino dei Grandi Laghi e molti dipendono direttamente dai laghi per l'acqua potabile, l'uso industriale, la navigazione commerciale e le attività ricreative.
Ma dal momento che 2014 il problema è stato troppa acqua, non troppo poco. L'acqua alta pone altrettante sfide per la regione, tra cui l'erosione del litorale, i danni alla proprietà, lo spostamento delle famiglie e i ritardi nella semina delle colture primaverili. Il Governatore di New York Andrew Cuomo recentemente dichiarato lo stato di emergenza in risposta alle inondazioni che circondano il lago Ontario, mentre lo richiedevano migliore pianificazione delle decisioni alla luce dei cambiamenti climatici.
Come ricercatori specializzati in idrologia e scienza del climacrediamo che le rapide transizioni tra livelli estremi di acqua alta e bassa nei Grandi Laghi rappresentino la "nuova normalità". La nostra visione si basa sulle interazioni tra la variabilità climatica globale e le componenti del ciclo idrologico regionale. L'aumento delle precipitazioni, la minaccia di periodi ricorrenti di alta evaporazione e una combinazione di eventi climatici di routine e insoliti - come le esplosioni estreme di aria fredda - stanno mettendo la regione in un territorio inesplorato.
Livelli idrici mensili recenti sul Lago Superiore e sul Lago Erie (punti neri). Le barre blu sono il massimo storico per ogni mese di calendario e le barre nere sono i minimi storici. I livelli dell'acqua per maggio 2019 sono presentati come una barra rossa per chiarezza. Immagine sviluppata utilizzando il Great Lakes Dashboard online (https://www.glerl.noaa.gov/data/dashboard/GLD.html) gestito dal National Environmental and Atmospheric Administration (NOAA) Great Lakes Environmental Research Laboratory (GLERL) e il Istituto cooperativo per la ricerca sui grandi laghi dell'Università del Michigan (CIGLR), CC BY-ND
Calcolo del bilancio idrico dei laghi
I livelli di acqua attuali sui Grandi Laghi stanno stabilendo record. Il Lago Superiore, il più grande lago d'acqua dolce sulla Terra per superficie, ha superato il record di piedi 602.82 per il mese di maggio ed è pronto a stabilire un nuovo record per il mese di giugno. Il lago Erie, il nono lago più grande al mondo per superficie, ha superato non solo il livello record di acqua per il mese di maggio, ma anche il suo record mensile di livello di acqua di piedi 574.28, che si è levato in piedi da giugno 1986.
Questi estremi derivano da cambiamenti nel Bilancio idrico dei Grandi Laghi - il movimento dell'acqua dentro e fuori dai laghi. I livelli d'acqua attraverso i laghi fluttuano nel tempo, influenzati principalmente da tre fattori: pioggia e nevicate sui laghi, evaporazione sui laghi e ruscellamento che entra in ogni lago dalla terra circostante attraverso affluenti e fiumi. Il deflusso è direttamente influenzato dalle precipitazioni su terra, manto nevoso e umidità del suolo.
Il deflusso dalla fusione della neve che si accumula intorno ai Grandi Laghi ogni inverno, mostrato qui a marzo 25, 2019, è un elemento del bilancio idrico dei laghi. NASA Earth Observatory
Le interazioni tra questi fattori determinano cambiamenti nella quantità di acqua immagazzinata in ciascuno dei Grandi Laghi. Ad esempio, nelle ultime temperature dell'acqua superficiale 1990 su Lakes Superior e Michigan-Huron è aumentato di circa 2 gradi C. L'acqua evapora più rapidamente quando è più calda e durante questo periodo i tassi di evaporazione erano quasi del 30% superiori ai livelli medi annuali. I livelli dell'acqua sul lago Michigan-Huron sono scesi al i livelli più bassi mai registrati.
Quindi in 2014 il Midwest ha vissuto uno straordinario focolaio di aria fredda, ampiamente soprannominato il "vortice polare." I laghi si congelarono e i tassi di evaporazione calarono. Di conseguenza, i livelli dell'acqua sono aumentati.
All'incirca nello stesso periodo, le precipitazioni stavano aumentando. L'alluvione del Lago Ontario 2017 ha seguito una primavera di precipitazioni terrestri estreme nei bacini del fiume Ontario e del fiume Saint Lawrence. Segue l'inondazione di 2019 l'inverno americano più piovoso della storia.
Cosa significano queste tendenze per i livelli dell'acqua? In aggiunta all'attuale comparsa di massimi storici, i livelli dell'acqua nel lago Erie sono stati salendo prima in primavera e diminuendo prima in autunno. Più precipitazioni invernali cadono, spesso come neve. La neve si sta sciogliendo prima in risposta all'aumento delle temperature e agli inverni più brevi. Il deflusso risultante viene quindi amplificato in anni come 2019 con forti piogge primaverili. L'effetto netto di questa combinazione di eventi idrologici è che gli attuali livelli d'acqua del Lago Erie sono molto più alti del solito in questo periodo dell'anno.
Il ruolo dei cambiamenti climatici
I livelli di acqua dei Grandi Laghi sono variati in passato, quindi come possiamo sapere se il cambiamento climatico è un fattore dei cambiamenti in atto ora?
Gli aumenti delle precipitazioni in inverno e in primavera sono coerenti con il fatto che un'atmosfera di riscaldamento può trasportare più vapore acqueo. La conversione di acqua da vapore a liquido e ghiaccio rilascia energia. Di conseguenza, l'aumento dell'umidità atmosferica contribuisce a maggiori precipitazioni durante eventi estremi. Cioè, quando i modelli meteorologici sono bagnati, sono molto bagnati.
Inondazioni nello stato di New York lungo la costa del Lago Ontario, maggio 28, 2019.
I cambiamenti nei cicli stagionali di scioglimento della neve e deflusso si allineano con il fatto che la primavera sta arrivando prima in un clima che cambia. I modelli climatici prevedono che questa tendenza continuerà. Allo stesso modo, l'aumento delle temperature del lago contribuisce ad aumentare l'evaporazione. Quando i modelli meteorologici sono asciutti, questo produce livelli di lago più bassi.
I periodi umido e secco sono influenzati dalle tracce delle tempeste, che sono collegate a processi su scala globale come El Niño. Allo stesso modo, focolai di aria fredda sono legati al Oscillazione artica e spostamenti associati nella corrente a getto polare. Questi schemi globali spesso hanno effetti indiretti sul tempo di Great Lakes. Non è sicuro come queste relazioni cambieranno quando il pianeta si scalda.
Strumenti per previsioni migliori
I rapidi cambiamenti delle condizioni meteorologiche e di approvvigionamento idrico nei Grandi Laghi e nell'alto Midwest stanno già mettendo a dura prova la politica di gestione delle risorse idriche, le infrastrutture ingegneristiche e il comportamento umano. Stiamo osservando indubbiamente gli effetti di un clima di riscaldamento nei Grandi Laghi, ma a molte domande rimane una risposta.
I terreni nella maggior parte degli stati dei Grandi Laghi sono estremamente umidi. Ad esempio, nelle zone 99th percentile, l'umidità del suolo è superiore a 98% dell'intero record storico. NOAA (https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/Soilmst_Monitoring/US/Soilmst/Soilmst.shtml#)
I Grandi Laghi sono, collettivamente, a risorsa idrica critica. Le agenzie governative e gli esperti di previsioni meteorologiche hanno bisogno di nuovi strumenti per valutare in che modo le future condizioni climatiche possano influire sul bilancio idrico dei Grandi Laghi e sui livelli idrici, insieme a migliori previsioni a più breve termine che catturino le mutevoli condizioni.
Tecniche innovative, come l'integrazione delle informazioni sulla neve e le mappe dell'umidità del suolo nelle previsioni stagionali di approvvigionamento idrico, possono aiutare a ottenere un quadro completo di ciò che sta accadendo al bilancio idrico. Il punto più grande è che le condizioni passate attorno ai Grandi Laghi non sono una base affidabile per il processo decisionale che porterà nel futuro.
Circa l'autore
Drew Gronewold, professore associato di ambiente e sostenibilità, University of Michigan e Richard B. (Ricky) Rood, professore di scienze del clima e dello spazio e ingegneria, University of Michigan
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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