Mudanças sem precedentes no ciclo global da água, impulsionadas pela ação humana, foram reveladas por décadas de observação da NASA, que analisou quase 20 anos de dados de satélite. O estudo abrange o período de 2003 a 2020 e utilizou tecnologias avançadas de sensoriamento remoto. Atividades em larga escala causadas pelo homem — como agricultura, urbanização acelerada, desmatamento e extração de água subterrânea — são os principais fatores responsáveis ​​por essas mudanças. Essas atividades perturbam os processos naturais, causando desequilíbrios na disponibilidade, armazenamento e distribuição de água.

A pesquisa foi publicada nos Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) , uma prestigiosa revista científica que expõe as mudanças provocadas pela ação humana no ciclo global da água.

O papel das atividades humanas na transformação do ciclo da água

As reservas de água subterrânea diminuem a uma taxa insustentável devido ao aumento da irrigação por meio de práticas agrícolas intensivas. Atividades intensivas em água, como o cultivo de safras como arroz e algodão, agravam os problemas de escassez de água. Com isso, a degradação do solo é uma possibilidade muito real. A irrigação excessiva leva à salinização, reduzindo a qualidade do solo e impactando ainda mais as capacidades de retenção de água.

A expansão urbana e o desenvolvimento de superfícies impermeáveis, como estradas, edifícios e concreto, levam à proliferação dessas superfícies, que impedem a infiltração natural da água no solo. Padrões de escoamento alterados, como o aumento do escoamento superficial durante a precipitação, levam a maiores riscos de inundação e mudanças nas taxas de recarga de águas subterrâneas.

A poluição da água em áreas urbanas frequentemente apresenta níveis elevados de poluentes provenientes de descargas industriais, esgoto e escoamento agrícola. Atividades industriais em setores como mineração, produção de energia e manufatura consomem grandes quantidades de água, desequilibrando os recursos hídricos locais.

Resíduos industriais, produtos químicos e escoamento superficial frequentemente poluem e contaminam corpos d'água próximos, reduzindo a disponibilidade de água limpa para os ecossistemas e para o consumo humano. A poluição térmica proveniente de usinas de energia, especialmente a carvão e nucleares, pode elevar a temperatura dos corpos d'água próximos, impactando os ecossistemas aquáticos e os ciclos de evaporação.

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Tipos de mudanças observadas no ciclo da água

Três tendências principais foram observadas neste estudo:

1. Esgotamento das reservas de águas subterrâneas

Há um esgotamento significativo nas reservas de água subterrânea, afetando regiões fortemente dependentes de água subterrânea, como o norte da China e o centro-oeste americano. Dados de satélite revelam quedas significativas nos níveis de água subterrânea, ameaçando a segurança da água para fins agrícolas e de consumo. Esse nível de água subterrânea em rápida diminuição reduz a infiltração e a umidade do solo. A rápida diminuição no armazenamento de água subterrânea é devido a mudanças nos padrões de precipitação e à redução da infiltração do solo.

Declínios de longo prazo no armazenamento de água terrestre:

Dados dos satélites GRACE da NASA mostram declínios consistentes no armazenamento de água terrestre, particularmente em regiões críticas como o Oriente Médio, a Ásia Central e partes dos EUA. Essa redução no armazenamento contribui para a diminuição da vazão dos rios e a redução do abastecimento de água durante períodos de seca.

2. Mudanças sazonais

À medida que a temperatura global esquenta, o derretimento da neve ocorre mais cedo do que o normal no ano. A linha do tempo do derretimento não se alinha mais com a estação de crescimento do verão, causando suprimento inconsistente de água em regiões montanhosas como o Himalaia, os Alpes e as Montanhas Rochosas.

3. Eventos extremos

Essas tendências também aumentam a frequência das " inundações centenárias " ; eventos de chuva extrema que antes eram considerados raros (uma vez por século) agora ocorrem com uma frequência alarmante.

Essa mudança está ligada a temperaturas globais mais altas, que aumentam a capacidade de retenção de umidade da atmosfera, levando a tempestades e inundações mais intensas. As áreas costeiras estão cada vez mais vulneráveis, pois a infraestrutura para lidar com esses eventos extremos está sobrecarregada. Os dados de satélite da NASA rastreiam riscos crescentes de inundações, com algumas regiões experimentando múltiplas “inundações de 100 anos” em uma década.

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Metodologia: Aproveitando os dados avançados de satélite da NASA

As ferramentas de sensoriamento remoto e fontes de dados usadas para coletar dados para este estudo são:

Missão Global de Medição de Precipitação (GPM):

O GPM é responsável pelo monitoramento da precipitação . Foi uma criação conjunta da NASA e da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA). Os dados do satélite GPM são usados ​​para rastrear padrões de chuva em terra e nos oceanos, oferecendo informações sobre as variações regionais e globais da precipitação nas últimas duas décadas.

Este conjunto de dados permite aos cientistas observar e medir mudanças nos padrões de precipitação, como áreas que experimentam chuvas mais intensas ou aquelas que enfrentam períodos prolongados de seca. Os dados são cruciais para entender como as atividades humanas e as mudanças climáticas estão alterando a disponibilidade regional de água e o ciclo hidrológico como um todo.

Iniciativa sobre Mudanças Climáticas da Agência Espacial Europeia (ESA CCI):

Os dados de umidade do solo são coletados do ESA CCI, que fornece conjuntos de dados globais de umidade do solo de longo prazo que são vitais para entender o armazenamento de água no solo.

Mudanças nos níveis de umidade do solo estão intimamente ligadas às taxas de precipitação, temperatura e evaporação e têm implicações diretas na agricultura, reposição de águas subterrâneas e previsão de enchentes.

O conjunto de dados ajuda os cientistas a analisar os impactos tanto da variabilidade climática natural quanto das atividades humanas, como irrigação e mudanças no uso da terra, nos níveis de umidade do solo. As informações dão suporte a previsões sobre secas, previsão de rendimento de safras e disponibilidade de água em várias regiões.

Recuperação Gravitacional e Experimento de Clima (GRACE):

Os satélites GRACE monitoram os níveis de água terrestre medindo as variações no campo gravitacional da Terra , que refletem mudanças na massa de água armazenada em terra, como em rios, lagos e águas subterrâneas. Ao observar as flutuações no armazenamento de água, o GRACE consegue detectar tendências de longo prazo nas reservas hídricas, identificando regiões que sofrem com o esgotamento das águas subterrâneas ou com o acúmulo excessivo de água.

Esta ferramenta é essencial para avaliar o status do armazenamento de água terrestre globalmente, pois fornece uma visão abrangente e altamente precisa das mudanças nas águas superficiais e subterrâneas. Os dados ajudam a identificar práticas insustentáveis ​​de extração de água e regiões que enfrentam escassez ou excedentes críticos de água.

Espectrorradiômetro de Imagem de Resolução Moderada (MODIS):

Avaliação da saúde da vegetação via MODIS a bordo dos satélites Terra e Aqua da NASA para monitorar mudanças na superfície terrestre, incluindo saúde da vegetação, evapotranspiração (o processo de transferência de água da superfície terrestre para a atmosfera) e cobertura da terra.

Os dados do MODIS são usados ​​para rastrear mudanças no verde da vegetação, o que pode indicar estresse por seca, produtividade agrícola e saúde geral do ecossistema.

As medições de evapotranspiração fornecem insights cruciais sobre quanta água está sendo perdida da terra para a atmosfera, ajudando a entender melhor a dinâmica do ciclo da água em sistemas naturais e agrícolas. Esses dados são essenciais para entender os padrões de uso da água, particularmente em áreas fortemente dependentes de irrigação.

Técnicas de Simulação:

Técnicas de simulação são usadas pela NASA para combinar conjuntos de dados de satélite do GPM, ESA CCI, GRACE e MODIS para simular o movimento e o armazenamento de água entre continentes com a maior precisão possível.

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Conclusão

Estudos como esses da NASA nos fornecem informações críticas que expõem a necessidade imediata de reconhecimento e ação global em resposta às profundas mudanças causadas pelo homem no ciclo global da água.

As descobertas do estudo indicam que os modelos do sistema terrestre usados ​​para prever futuras mudanças no ciclo global da água precisam incorporar os impactos contínuos das atividades humanas. Ao alavancar dados mais abrangentes e modelos aprimorados, os gestores e produtores de recursos hídricos podem entender e planejar melhor o “novo normal” de suas condições locais de água, de acordo com Wanshu Nie, um cientista pesquisador da NASA Goddard e o principal autor do estudo.

A gestão sustentável da água não é mais opcional: é fundamental preservar os ecossistemas e salvaguardar a produtividade agrícola.

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