Científicos han logrado desarrollar una metodología para rastrear el recorrido de una sola gota de agua a través del planeta. El agua, compuesta por hidrógeno y oxígeno, contiene átomos que existen en formas ligeramente más pesadas llamadas isótopos. A medida que el agua se evapora, forma nubes y se desplaza por la atmósfera, la proporción de estos isótopos varía de manera consistente y medible. Estas variaciones actúan como una huella digital, permitiendo a los investigadores mapear el viaje del agua a escala global.
La combinación de estos datos isotópicos con modelos hidrológicos resulta en una herramienta poderosa. Los científicos pueden utilizarla para comprender mejor fenómenos meteorológicos extremos como tormentas, inundaciones y sequías, y para mejorar las proyecciones sobre cómo el cambio climático podría alterar los patrones climáticos futuros.
Mejora de los Modelos Climáticos con Datos Isotópicos
Si bien algunos modelos climáticos ya consideran los procesos isotópicos, ninguno puede capturar completamente la complejidad del ciclo del agua en la Tierra. Un estudio publicado en Journal of Geophysical Research: Atmospheres, realizado por investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio, utilizó un método conocido como “ensemble”, que combina múltiples modelos simultáneamente. Este ensemble integró ocho modelos climáticos habilitados para isótopos y abarcó un período de 45 años, desde 1979 hasta 2023.
Cada modelo fue impulsado por los mismos datos de viento y temperatura superficial del mar. Esta configuración permitió al equipo evaluar cómo cada modelo manejaba la física del ciclo del agua y comparar el promedio del ensemble combinado con observaciones climáticas del mundo real.
Por Qué los Isótopos del Agua son Importantes para la Ciencia del Clima
“Los cambios en los isótopos del agua reflejan variaciones en el transporte de humedad, la convergencia y la circulación atmosférica a gran escala. Aunque sabemos, a un nivel básico, que los isótopos se ven afectados por la temperatura, la precipitación y la altitud, la variabilidad de las simulaciones actuales dificulta la interpretación de los resultados”, explicó el profesor Kei Yoshimura, uno de los autores principales del estudio, quien asesoró en varios de los modelos climáticos habilitados para isótopos que participaron en el proyecto. “Nos complace que nuestros valores promedio del ensemble capturen los patrones isotópicos observados en la precipitación global, el vapor, la nieve y los datos satelitales con mucho más éxito que cualquier modelo individual.”
Conexiones con los Patrones Climáticos Globales
Analizando los últimos 30 años, las simulaciones del ensemble mostraron un aumento general del vapor de agua atmosférico vinculado al aumento de las temperaturas globales. Los resultados también revelaron fuertes conexiones con los principales patrones climáticos interanuales, incluyendo la Oscilación El Niño-Oscilación del Sur, la Oscilación del Atlántico Norte y el Modo Anular del Sur. Estos sistemas a gran escala influyen en la disponibilidad global de agua durante varios años y afectan a miles de millones de personas en todo el mundo.
“Los ensembles ofrecen un enfoque de modelado matizado que reduce la divergencia entre los modelos individuales. Este enfoque nos permite separar los efectos de cómo cada modelo representa los procesos del ciclo del agua de las diferencias que surgen de las estructuras individuales del modelo”, afirmó la Dra. Hayoung Bong, exalumna del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio, actualmente en el Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA.
Un Marco de Modelado Climático Pionero
Esta investigación representa la primera vez que se integran múltiples modelos climáticos habilitados para isótopos en un único marco unificado. El ensemble resultante se alinea estrechamente con los datos observados, proporcionando una imagen más fiable de cómo el agua se mueve a través del sistema climático global.
“Es importante destacar que esta investigación avanza en nuestra capacidad para interpretar la variabilidad climática pasada y proporciona una base más sólida para comprender y predecir cómo el ciclo global del agua y el clima que moldea responderán al continuo calentamiento global”, concluyó el profesor Yoshimura.
