Mängden och platsen för tillgängligt landvatten förändras över hela världen. Ett internationellt forskarlag under ledning av ETH Zürich har nu för första gången bevisat att mänskligt inducerade klimatförändringar är ansvariga för de förändringar som observerats i tillgängligt markvatten.

Vatten är livsnerven i ekosystemen och en av de viktigaste naturresurserna för människor. Men tillgängligt landvatten – det vill säga, mängden vatten som finns kvar från nederbörden efter avdunstning – är inte bara ojämnt fördelad över planeten, det förändras också över tid. Observationer visar att den tillgängliga mängden vatten har sjunkit i vissa regioner i världen under några decennier. Ett exempel är södra Europa, där torrheten ökar. Men i andra områden trendar vattentillgången uppåt.

Orsakerna till denna förändring i vattentillgången ställer en akut fråga – och inte bara för de länder som lider av akut vattenbrist. Har antropogena klimatförändringar skulden, eller är det helt enkelt slumpmässiga fluktuationer i klimatsystemet? Hittills, det har inte funnits något definitivt svar på global nivå.

Världens vattendynamik över 112 år

Det är vetenskapligt obestridligt att ökade atmosfäriska koncentrationer av CO ₂ påverka det komplexa globala vattnets kretslopp på olika sätt. Men hittills har det varit omöjligt att bevisa en direkt effekt av global uppvärmning på tillgängliga landvattenresurser under de senaste decennierna. Den historiska observationsserien, ibland för kort och kvalitativt otillräcklig, möjliggjorde inte uteslutning av naturlig klimatvariation som orsak till de observerade förändringarna.

Nu, en internationell forskargrupp ledd av Sonia Seneviratne, ETH professor i land-klimatdynamik, har bevisat detta. Som forskarna rapporterar i den aktuella upplagan av Naturgeovetenskap , de rekonstruerade den globala vattentillgången under den torraste månaden på åren mellan 1902 och 2014 med hjälp av klimatmodeller och nya observationsbaserade data.

För att avgöra hur vattentillgången förändrades över tiden, forskarna jämförde de rekonstruerade vattenresurserna från åren 1985 till 2014 med dem från första hälften av 1900-talet. På så sätt kartlade de ett globalt mönster av förändringar i tillgängligt vatten under de senaste tre decennierna. I detta mönster, forskarna hittade fingeravtrycket av klimatförändringarna.

Klimatsignal detekterad genom simulering

"Vi kunde visa att det här globala mönstret av observerade förändringar överensstämmer med effekterna av mänskliga inducerade klimatförändringar och högst osannolikt är produkten av naturliga fluktuationer, " säger Ryan Padrón, postdoc i Seneviratnes grupp och huvudförfattare till studien.

Det går inte att bevisa effekten av klimatförändringar direkt i en observationsserie. För att verifiera sin roll, teamet använde den så kallade tillskrivningsmetoden. Detta innebär en jämförelse av observationsserier med simuleringar av klimatmodeller beräknade både med och utan mänskligt skapad CO ₂ utsläpp. "Om bara modellsimuleringarna med mänsklig påverkan överensstämmer med mönstret av observerade förändringar, som fallet är här, vi kan dra slutsatsen att ett svar på klimatförändringar är verifierbart i observationerna, " förklarar Padrón.

Torra torra årstider i extratropiska områden

Seneviratne tillägger:"Vår studie är den första som på global nivå fastställer sambandet mellan vattentillgången under torra årstider, som är så viktigt för samhället och ekosystemen, och mänskligt framkallade klimatförändringar. Resultaten visar också en tendens till större torrhet på de norra mellanbreddgraderna – som inkluderar, till exempel, Schweiz – där förhållandena har blivit torrare under sommarmånaderna."

I allmänhet, de rekonstruerade vattentillgänglighetsdata pekar på mer intensiva torrperioder på extratropiska breddgrader. Berörda regioner inkluderar Europa, västra Nordamerika, norra Asien, södra Sydamerika, Australien, och Östafrika. Forskarna noterar att den ökade intensiteten av torra årstider i allmänhet orsakas av större avdunstning (på grund av högre temperaturer och strålning) snarare än minskad nederbörd.

Men det finns också regioner där volymen tillgängligt vatten har ökat under torra årstider, inklusive det inre av Kina, sydöstra Asien och Sahelregionen.