Série chronologique des anomalies de stockage d'eau terrestres reconstruites (TWSA) et TWSA estimées à partir de GRACE JPL-M sur les bassins (a) de l'Amou-Daria et (b) de l'Indus. La ligne rouge montre les observations GRACE, tandis que la ligne bleue montre la moyenne d'ensemble de la TWSA reconstruite à partir de neuf GCM (tableau S2). Les ombres représentent la plage d'incertitude de ± 1 écart type entre les sorties de différents GCM. Crédit :Penn State, Université Tsinghua
Le plateau tibétain, connu comme le "château d'eau" de l'Asie, fournit de l'eau douce à près de 2 milliards de personnes qui vivent en aval. De nouvelles recherches menées par des scientifiques de Penn State, de l'Université Tsinghua et de l'Université du Texas à Austin prévoient que le changement climatique, dans un scénario de politique climatique faible, entraînera une baisse irréversible du stockage d'eau douce dans la région, constituant un effondrement total de l'approvisionnement en eau pour l'Asie centrale et l'Afghanistan et un effondrement quasi total pour le nord de l'Inde, le Cachemire et le Pakistan d'ici le milieu du siècle.
"Le pronostic n'est pas bon", a déclaré Michael Mann, éminent professeur de sciences atmosphériques, Penn State. "Dans un scénario de "statu quo", où nous ne réussirons pas à réduire de manière significative la consommation de combustibles fossiles dans les décennies à venir, nous pouvons nous attendre à un quasi-effondrement, c'est-à-dire à une perte de près de 100 %, de la disponibilité de l'eau dans les régions en aval du plateau tibétain. J'ai été surpris de l'ampleur de la baisse prévue, même dans le cadre d'un scénario de politique climatique modeste."
Selon les chercheurs, malgré son importance, les impacts du changement climatique sur le stockage d'eau terrestre passé et futur (TWS) - qui comprend toutes les eaux de surface et souterraines - dans le plateau tibétain ont été largement sous-explorés.
"Le plateau tibétain fournit une part substantielle de la demande en eau de près de 2 milliards de personnes", a déclaré Di Long, professeur agrégé d'ingénierie hydrologique à l'Université Tsinghua. "Le stockage de l'eau terrestre dans cette région est crucial pour déterminer la disponibilité de l'eau, et il est très sensible au changement climatique."
Mann a ajouté qu'il manquait une référence solide pour les changements de TWS qui se sont déjà produits dans le plateau tibétain. En outre, a-t-il dit, l'absence de projections futures fiables de TWS limite toute orientation sur l'élaboration des politiques, malgré le fait que le plateau tibétain a longtemps été considéré comme un point chaud du changement climatique.
Pour combler ces lacunes dans les connaissances, l'équipe a utilisé des mesures "descendantes" - ou basées sur des satellites - et "ascendantes" - ou basées sur le sol - de la masse d'eau dans les glaciers, les lacs et les sources souterraines, combinées à l'apprentissage automatique. techniques pour fournir une référence des changements de TWS observés au cours des deux dernières décennies (2002-2020) et des projections sur les quatre prochaines décennies (2021-2060).
Lacs, glaciers et principaux bassins fluviaux du plateau tibétain. Les bassins endoréiques sont représentés en violet clair et les bassins exorhéiques en jaune clair. Les diagrammes à barres montrent les changements de TWS (TWSC) pour chaque bassin (seuls les bassins avec des tendances de TWS ≥ 1,0 Gt/an sont représentés) entre 2002 et 2017, estimés à partir de la solution GRACE JPL-M. Les barres bleues représentent le gain de masse en TWS, tandis que les barres rouges représentent la perte de masse et la taille des barres représente l'ampleur des changements de TWS (Gt/an). Des valeurs spécifiques pour les changements de TWS sont indiquées dans chaque bassin. Crédit :Penn State, Université Tsinghua
Mann a expliqué que les progrès des missions satellitaires Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) ont fourni des opportunités sans précédent pour quantifier les changements TWS à grande échelle. Pourtant, les études précédentes n'ont pas exploré la sensibilité des solutions GRACE à l'aide de sources de données indépendantes basées sur le terrain, ce qui a conduit à un manque de consensus concernant les changements de TWS dans la région.
"Par rapport aux études précédentes, établir une cohérence entre les approches descendantes et ascendantes est ce qui nous donne confiance dans cette étude que nous pouvons mesurer avec précision les déclins de TWS qui se sont déjà produits dans cette région critique", a-t-il déclaré.
Ensuite, les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique d'apprentissage automatique basée sur un réseau neuronal pour relier ces changements observés dans le stockage total de l'eau à des variables climatiques clés, notamment la température de l'air, les précipitations, l'humidité, la couverture nuageuse et la lumière solaire entrante. Une fois qu'ils ont "entraîné" ce modèle de réseau neuronal artificiel, ils ont pu étudier l'impact probable des futurs changements climatiques prévus sur le stockage de l'eau dans cette région.
Parmi leurs résultats, publiés aujourd'hui (15 août) dans la revue Nature Climate Change , l'équipe a constaté que le changement climatique au cours des dernières décennies a conduit à un grave épuisement du TWS (-15,8 gigatonnes/an) dans certaines zones du plateau tibétain et à des augmentations substantielles du TWS (5,6 gigatonnes/an) dans d'autres, probablement en raison de la concurrence effets du recul des glaciers, de la dégradation des sols gelés de façon saisonnière et de l'expansion des lacs.
Les projections de l'équipe pour le futur TWS dans le cadre d'un scénario d'émissions de carbone modérées, en particulier le scénario d'émissions SSP2-4,5 de milieu de gamme, suggèrent que l'ensemble du plateau tibétain pourrait subir une perte nette d'environ 230 gigatonnes d'ici le milieu du 21e siècle (2031‒2060 ) par rapport à une référence du début du XXIe siècle (2002‒2030).
Plus précisément, les projections de perte d'eau excédentaire pour le bassin de l'Amu Darya - qui alimente en eau l'Asie centrale et l'Afghanistan - et le bassin de l'Indus - qui alimente en eau le nord de l'Inde, le Cachemire et le Pakistan - indiquent une baisse de 119 % et 79 % de la consommation d'eau. capacité d'approvisionnement, respectivement.
Changements projetés dans le TWS et les facteurs climatiques associés sur le TP jusqu'au milieu du 21e siècle sous SSP2-4.5. (a‒c) Schémas spatiaux des tendances linéaires pour les TWS reconstruits par DNN sur le TP au cours des (a) deux dernières décennies (2002‒2020), (b) la prochaine décennie (2021‒2030) et (c) le milieu -XXIe siècle (2031‒2060). Le pointillé dans (a) et (b) marque les régions qui ont une tendance significative (le test de Mann-Kendall à un niveau de signification de 5 %). (d‒g) La différence entre l'état moyen sur 30 ans pour la période 2031‒2060 par rapport à la moyenne pour la période 2002‒2021 en (d) TWS reconstruit, (e) précipitations annuelles, (f) température moyenne annuelle, et (g) le rayonnement solaire. Tous les résultats ont été estimés à partir de la moyenne d'ensemble de neuf MCG dans le cadre du scénario SSP2-4.5 de milieu de gamme. Crédit :Penn State, Université Tsinghua
"Notre étude fournit des informations sur les processus hydrologiques affectant les approvisionnements en eau douce de haute montagne qui desservent de grandes populations asiatiques en aval", a déclaré Long. "En examinant les interactions entre le changement climatique et le TWS dans la période historique et future d'ici 2060, cette étude sert de base pour orienter les recherches futures et la gestion par les gouvernements et les institutions de stratégies d'adaptation améliorées."
En effet, Mann a ajouté :"Des réductions substantielles des émissions de carbone au cours de la prochaine décennie, comme les États-Unis sont maintenant sur le point d'y parvenir grâce à la récente loi sur la réduction de l'inflation, peuvent limiter le réchauffement supplémentaire et les changements climatiques associés derrière l'effondrement prévu du Tibet. Châteaux d'eau du plateau. Mais même dans le meilleur des cas, de nouvelles pertes sont probablement inévitables, ce qui nécessitera une adaptation substantielle à la diminution des ressources en eau dans cette région vulnérable et très peuplée du monde."
Mann a noté que davantage de sources alternatives d'approvisionnement en eau, y compris des projets intensifiés d'extraction et de transfert d'eau souterraine, pourraient être nécessaires pour faire face à la pénurie d'eau amplifiée à l'avenir. Les données d'observation et de modélisation aident à mieux comprendre le troisième pôle
