Scientists have discovered a mysterious climate change phenomenon that is driving extreme floods and droughts globally.
Droughts and floods can disrupt human lives, devastate natural ecosystems, and put immense pressure on the economies of many countries. Scientists at the University of Texas at Austin are seeking to better understand these extreme water events by tracking how they occur and evolve globally. Their research suggests the existence of a powerful climate pattern that plays a central role in shaping these extremes.
A study recently published in the journal AGU Advances indicates that over the past 20 years, ENSO – a recurring climate oscillation pattern in the equatorial Pacific, encompassing El Niño and La Niña – has been the primary driver of extreme fluctuations in global water availability. The research team also found that ENSO tends to 'synchronize' these extremes, allowing geographically distant regions to simultaneously experience unusually high humidity or severe drought conditions.
According to co-author Bridget Scanlon, a research professor in the Economic Geology Department at the UT Jackson School of Geosciences, recognizing water extremes on a global scale has significant implications for humanitarian work and policy planning.
She stated that, when observed on a global scale, scientists can identify areas that simultaneously have a surplus of water or a shortage of water. This directly impacts water supply, food production, food trade, and a host of other global issues.
When multiple regions simultaneously face extreme water conditions, the consequences extend beyond the local level, impacting food systems, supply chains, and even international cooperation.
'Total water reserves' is a comprehensive climate indicator that encompasses all forms of water within a given area. It takes into account surface water in rivers and lakes, snow accumulation, soil moisture, and groundwater levels deep beneath the surface. Considering this full picture helps scientists better understand how water systems respond to climate impacts.
This is one of the first studies to analyze extremes in total water availability in parallel with ENSO on a global scale. According to lead author Ashraf Rateb, this approach allows scientists to see the connections between extreme conditions in different regions.
Ông cho rằng, hầu hết các nghiên cứu trước đây chỉ đếm số lần xảy ra sự kiện cực đoan hoặc đo mức độ nghiêm trọng của chúng. Tuy nhiên, vì bản chất các hiện tượng cực đoan vốn hiếm gặp, dữ liệu thu được thường rất hạn chế. Thay vào đó, nhóm nghiên cứu tập trung phân tích sự kết nối không gian giữa các cực đoan, qua đó thu được nhiều thông tin hơn về những mô hình đang chi phối hạn hán và lũ lụt trên toàn cầu.
Dữ liệu vệ tinh hé lộ sự dịch chuyển của nước
Để ước tính tổng trữ lượng nước, nhóm nghiên cứu sử dụng các phép đo trọng lực từ vệ tinh GRACE và GRACE Follow-On (GRACE-FO) của NASA. Những quan sát này cho phép phát hiện sự thay đổi khối lượng nước trên những khu vực có kích thước khoảng 300–400 km, tương đương diện tích của một bang như Indiana (Mỹ).
Nhóm xác định các cực đoan ẩm ướt là khi trữ lượng nước vượt quá ngưỡng 90% của một khu vực, trong khi cực đoan khô hạn được xác định khi trữ lượng nước thấp hơn 10%.
Kết quả cho thấy, những biến động bất thường của ENSO có thể đẩy các khu vực ở rất xa nhau vào tình trạng ẩm ướt hoặc khô hạn cực đoan cùng một thời điểm. Ở một số nơi, El Niño liên quan đến các đợt khô hạn nghiêm trọng, trong khi tại các khu vực khác, tình trạng khô hạn lại gắn với La Niña. Các cực đoan ẩm ướt thường có xu hướng ngược lại.
Những ví dụ thực tế trên khắp thế giới
Nghiên cứu nêu bật nhiều trường hợp đáng chú ý. Vào giữa những năm 2000, El Niño trùng với một đợt hạn hán nghiêm trọng tại Nam Phi. Một sự kiện El Niño khác trong giai đoạn 2015–2016 cũng liên quan đến tình trạng khô hạn ở khu vực Amazon. Ngược lại, La Niña trong giai đoạn 2010–2011 đã mang đến lượng mưa bất thường cho Australia, đông nam Brazil và Nam Phi.
Không chỉ dừng ở các sự kiện riêng lẻ, nhóm nghiên cứu còn phát hiện một sự thay đổi rộng hơn trong hành vi của hệ thống nước toàn cầu vào khoảng năm 2011–2012. Trước năm 2011, các cực đoan ẩm ướt xuất hiện phổ biến hơn trên phạm vi toàn cầu. Sau năm 2012, các cực đoan khô hạn lại trở nên thường xuyên hơn. Nhóm cho rằng sự thay đổi này có liên quan đến một mô hình khí hậu kéo dài ở Thái Bình Dương, ảnh hưởng đến cách ENSO tác động lên hệ thống nước toàn cầu.
Bù đắp những khoảng trống dữ liệu
Do dữ liệu từ GRACE và GRACE-FO không liên tục, bao gồm khoảng gián đoạn 11 tháng giữa hai sứ mệnh vào giai đoạn 2017–2018, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình xác suất dựa trên mô hình không gian để ước tính các cực đoan về trữ lượng nước trong thời gian không có dữ liệu vệ tinh.
Dù chuỗi dữ liệu vệ tinh mới chỉ kéo dài 22 năm (từ 2002 đến 2024), JT Reager – phó trưởng nhóm khoa học của sứ mệnh GRACE-FO tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA – cho biết chừng đó cũng đủ để cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa các chu kỳ khí hậu và hành vi của hệ thống nước toàn cầu.
According to him, the research has captured the 'rhythm' of major climate cycles like El Niño and La Niña, as well as how they impact floods and droughts – phenomena that people everywhere face. It's not just the Pacific Ocean that operates in its own way; what happens there ultimately affects life on land.
Scanlon argues that the research findings once again underscore the importance of viewing floods and droughts as natural components of the climate system, rather than simply as unusual disasters.
According to her, people often say we are 'running out of water,' but the core issue actually lies in managing extremes. And that's a completely different message, requiring a fresher approach to planning and response.
