La nieve estacional se considera un sistema centinela del cambio climático. Las temperaturas invernales más cálidas pueden favorecer la lluvia sobre la nieve y aumentar el derretimiento de la nieve, reduciendo el almacenamiento de agua de nieve y planteando riesgos hidrológicos para las personas y los ecosistemas. Sin embargo, resulta sorprendente que la nieve no esté comportándose como un centinela: aunque las observaciones muestran tendencias de calentamiento consistentes a escala hemisférica, continental y de cuencas hidrográficas, no existe un patrón consistente de pérdida de nieve en los productos de datos observacionales.

Por lo tanto, aunque el último informe del Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) concluyó con un alto nivel de confianza que el contenido de agua equivalente en nieve (SWE) en primavera del hemisferio norte ha «disminuido en general» desde 1981, aún no está claro dónde, cuándo y en qué medida el cambio climático antropogénico ha modificado realmente la nieve hasta ahora, especialmente a escalas relevantes para la toma de decisiones. Sin una atribución sólida del cambio de la nieve provocado por el hombre, es difícil identificar las regiones más vulnerables a la pérdida de nieve y, por extensión, desarrollar estrategias adecuadas para gestionar los riesgos actuales y futuros para la seguridad del agua derivados de los cambios en la nieve.nieve en el cambio climático Fig1

Efectos de la nieve en el cambio climático

Al menos tres factores explican la respuesta inconsistente de las nevadas al calentamiento observado. En primer lugar, las mencionadas incertidumbres observacionales en las estimaciones de SWE son significativas. Por ejemplo, en solo una tercera parte de las principales cuencas hidrográficas del hemisferio norte y en menos de la mitad de las doce más pobladas, hay acuerdo entre los productos sobre la dirección del cambio a largo plazo de la nieve.

En segundo lugar, la nieve es altamente variable en una gama de escalas de tiempo, lo que refleja los modos de variabilidad climática de baja frecuencia, como la Oscilación Decadal del Pacífico (ODP) o la Variabilidad Multidecadal Atlántica (VMA). Separar la respuesta de la nieve al forzamiento de la variabilidad interna también requiere una estimación sólida de las respuestas regionales de la nieve a la variabilidad interna, como las que provienen de conjuntos iniciales de simulaciones climáticas a gran escala. Los estudios de atribución que se basan en un pequeño número de modelos climáticos o pocas realizaciones del modelo pueden confundir la variabilidad interna y las incertidumbres estructurales del modelo. Estas son bastante grandes para la nieve y dificulta la atribución.

Por último, la relación entre el forzamiento y la nieve no es unidireccional: el calentamiento, por ejemplo, puede aumentar las precipitaciones en la estación fría y los extremos de nevadas, lo que potencialmente compensa las pérdidas impulsadas por el calentamiento, particularmente en regiones frías, de gran altitud. Los estudios regionales de atribución han normalizado la SWE por precipitación fría acumulada en un esfuerzo legítimo por reducir el ruido de la variabilidad de la precipitación. También, permite una identificación más clara de una señal de temperatura, pero esta estrategia no captura el efecto completo del cambio climático sobre la nieve. Cualquier atribución de disminuciones de la nieve causadas por el hombre debe abordar estas complicaciones para ser fiable.

Las incertidumbres

Se abordan estas incertidumbres combinando un conjunto de observaciones basado en observaciones de productos de datos de nieve, temperatura, precipitación y escorrentía con modelos empíricos y climáticos para atribuir los cambios de la nieve al calentamiento antropogénico a escala hemisférica y de cuenca. Se utilizan estas ideas para evaluar cómo los cambios en la temperatura y la precipitación han afectado el almacenamiento de agua de nieve. También, para generalizar cómo la nieve y la escorrentía que genera responderán a un calentamiento adicional. Juntos, estos resultados proporcionan una documentación exhaustiva de los efectos históricos y futuros del cambio climático en el almacenamiento de agua de nieve.

nieve en el cambio climático Fig2

Una señal en las observaciones de la nieve en el cambio climático

A pesar de la incertidumbre sustancial en las estimaciones espacialmente distribuidas de la nieve, los productos de nieve en cuadrícula comparten un patrón espacial distintivo de tendencias históricas que coincide bien con las observaciones in situ (Figura 2a,b). En los últimos 40 años, la SWE de marzo ha disminuido drásticamente en el sudoeste de EE. UU. y en gran parte de Europa occidental, central y del norte en un 10% a 20% por década. Las fuertes disminuciones de la nieve se extienden hacia el este a través del continente euroasiático hasta partes de Asia central, según las cuadrículas de productos.

El cambio climático en la nieve a escala de cuenca

Los experimentos de modelos climáticos acoplados son una herramienta poderosa para detectar y atribuir la influencia humana en las características generales del patrón hemisférico de SWE. Sin embargo, la capacidad de estos modelos para capturar la magnitud y la estructura espacial detallada de las tendencias observadas es limitada. Esto socava la capacidad de evaluar el cambio forzado de la nieve y sus consecuencias a escalas relevantes para el impacto.

Se combinan una serie de conjuntos de datos de nieve, temperatura y precipitación cuadriculados en un esfuerzo por producir un conjunto de reconstrucciones empíricas de SWE de marzo histórico a escala de cuenca. Estos se reproducen hábilmente en las tendencias y variabilidad observadas en esos conjuntos de datos, con las correlaciones de patrón reconstruido y observado que van del 0,9 al 0,97 y un error cuadrático medio (RMSE) mediano en todos los productos y cuencas de menos del 8%. Además, los modelos de reconstrucción de la nieve pueden predecir hábilmente las tendencias y variabilidad a largo plazo en los datos de nieve in situ fuera de la muestra, con una correlación de patrón de tendencia en aproximadamente 3000 sitios de 0,72 y un RMSE mediano de 22%.

nieve en el cambio climático Fig3

Triple objetivo

Nuestra estrategia de reconstruir empíricamente la SWE de cuenca a cuenca muchas veces utilizando una gran cantidad de combinaciones de conjuntos de datos tiene tres objetivos:

· poder muestrear efectivamente la incertidumbre observacional en la nieve y el clima que ha socavado las atribuciones de nieve hasta ahora.

· reconstruir la nieve en función de la temperatura y la precipitación para aislar cómo los cambios forzados y no forzados en esas cantidades han dado forma a los cambios observados en la nieve a escalas relevantes para el impacto. Nuestro conjunto de reconstrucciones empíricas de nieve nos da el control experimental para evaluar los impulsores de los cambios en la nieve.

· evaluar si las señales de cambios forzados en la SWE emergen por encima del ruido de la incertidumbre observacional, interna y de los modelos climáticos, y cuantificar esas fuentes de incertidumbre para mejorar las restricciones de nieve. Al utilizar todas las combinaciones factoriales de observaciones y modelos climáticos, podemos caracterizar y cuantificar completamente estas fuentes de incertidumbre y lograr una mejor estimación de la señal forzada real de la que podría lograrse con cualquier conjunto de datos individual.

Descenso de la nieve a nivel de cuenca

Nuestro conjunto de reconstrucciones observacionales de SWE de marzo muestra que la nieve primaveral ha disminuido en los últimos cuatro decenios en muchas cuencas de latitudes medias, con un aumento modesto en las cuencas de latitudes altas y frías. Las mayores disminuciones de alrededor del 10% por década se observan en las cuencas de los ríos del suroeste de EE. UU. y Europa, en consonancia con las tendencias a largo plazo de las mediciones de SWE in situ allí35,36. A pesar de la incertidumbre sustancial en las tendencias de SWE de marzo en los propios productos de observación cuadriculados, nuestras reconstrucciones empíricas muestran una dirección consistente de las tendencias en aproximadamente la mitad de todas las cuencas fluviales principales (82 de 169). Al mismo tiempo, sin embargo, hay grandes concentraciones de cuencas con tendencias de SWE de marzo insignificantes en High Mountain Asia, el norte de América del Norte y Siberia impulsados en gran parte por el desacuerdo sobre la dirección de las tendencias en el conjunto de reconstrucciones de SWE.

Fuente consultada: Nature