Un dataset mensile di evapotraspirazione potenziale a 0,1° basato sui modelli ottimali sulle zone di vegetazione globali

Perché è importante misurare la perdita d’acqua invisibile

Quando pensiamo all’acqua, ci vengono spesso in mente fiumi e pioggia. Ma una grande parte dell’acqua terrestre ritorna silenziosamente nell’aria sotto forma di “evapotraspirazione”: evaporazione dal suolo e dalle superfici aperte e acqua rilasciata dalle piante. Gli scienziati usano un concetto correlato, chiamato evapotraspirazione potenziale, per stimare quanto sia “assetata” l’atmosfera e quanta acqua potrebbe andare persa se le risorse fossero illimitate. Questo è importante per l’agricoltura, il monitoraggio delle siccità, i deflussi fluviali e persino la biodiversità. Lo studio alla base di questo articolo fornisce un nuovo dataset globale ad alta risoluzione di questa domanda d’acqua invisibile, pensato per essere più accurato e realistico rispetto a molti prodotti oggi in uso.

Come gli scienziati stimano l’“assetazione” del cielo

L’evapotraspirazione potenziale (PET) è una sorta di valore ipotetico: quanta acqua lascerebbe la terra se non ci fosse scarsità di umidità. È centrale per tracciare la siccità, pianificare l’irrigazione e comprendere come il cambiamento climatico rimodelli i cicli idrici. Negli ultimi decenni sono state sviluppate molte formule matematiche per stimare la PET a partire da dati meteorologici come temperatura, radiazione, umidità e vento. Queste formule vanno da ricette semplici basate sulla temperatura ad approcci più complessi che descrivono esplicitamente come calore e umidità si scambiano tra terra e aria. I prodotti PET globali usati oggi spesso si basano su una o due formule standard con impostazioni predefinite, applicate in modo uniforme su tutto il pianeta.

Perché le stime esistenti possono essere fuorvianti

Usare la formula PET sbagliata — o applicarla con impostazioni uguali per tutti — può alterare gravemente la nostra percezione dell’aridità. Lavori precedenti hanno mostrato che i metodi comuni possono esagerare l’aridità continentale o comportarsi molto diversamente da luogo a luogo. Per esempio, un approccio largamente usato funziona bene nelle regioni umide ma peggiora altrove, in parte perché il suo parametro chiave è trattato come una costante fissa. Un altro standard popolare assegna la stessa altezza delle piante e la stessa resistenza fogliare ovunque, sebbene foreste, praterie, zone umide e coltivazioni reali differiscano enormemente. Di conseguenza, i prodotti PET globali attuali possono introdurre incertezze nascoste negli studi su tendenze climatiche, deflussi fluviali, domanda idrica delle colture e indici di siccità.

Costruire un quadro globale migliore

Per affrontare questi problemi, gli autori si sono rivolti a misure dirette dello scambio di calore e acqua tra suolo e atmosfera, raccolte in 178 siti di monitoraggio nel mondo tramite alte torri strumentali. Si sono concentrati su 124 siti con le informazioni dettagliate necessarie per calibrare cinque formule PET ampiamente usate, che coprono approcci basati sulla temperatura, sulla radiazione e combinati. Per ciascun tipo di bioma — come foreste sempreverdi, arbusteti, savane, praterie, zone umide e coltivazioni — hanno impiegato una ricerca Monte Carlo per affinare i parametri chiave in modo che ogni formula si adattasse al meglio ai giorni in cui le piante non erano limitate dall’umidità del suolo. Hanno poi testato rigorosamente quanto bene questi modelli calibrati riproducessero la PET giornaliera, includendo controlli incrociati su siti esclusi dalla calibrazione e su un set indipendente di torri.

Scegliere gli strumenti migliori per ogni paesaggio

Il confronto ha rivelato che due formule focalizzate sulla radiazione hanno reso sistematicamente i risultati migliori: il modello di Priestley–Taylor e il modello di Milly–Dunne. A seconda del bioma, l’uno o l’altro corrispondeva più da vicino alle misurazioni delle torri, catturando tipicamente molto bene le variazioni giornaliere della PET. È incoraggiante che le loro impostazioni calibrate si siano trasferite in modo affidabile a siti nuovi e non osservati, suggerendo che questi modelli tarati possono essere usati con fiducia oltre la rete di osservazione originale. Forte di questo risultato, il gruppo ha combinato i modelli scelti con quattro grandi dataset meteorologici globali e una mappa del copertura del suolo aggiornata annualmente. Hanno prodotto un dataset mensile di PET su una griglia a 0,1 gradi (circa 10 km) per tutte le aree erbose dal 1992 al 2022, creando di fatto un film di 30 anni della domanda d’acqua dell’atmosfera su diversi tipi di paesaggio.

Come la nuova mappa si confronta e cosa rivela

Per valutare il loro prodotto, i ricercatori lo hanno confrontato con un dataset PET globale di riferimento, ampiamente usato in idrologia ed ecologia. Nella maggior parte dei tipi di vegetazione, le loro nuove stime seguivano più da vicino le osservazioni delle torri, specialmente su foreste miste, arbusteti, savane, praterie e aree coltivate. Analizzando le tendenze a lungo termine, entrambi i dataset mostravano un aumento della PET su gran parte del globo, con alcune aree di declino rilevabili in parti del Sud America e dell’Asia. Tuttavia, i dettagli talvolta differivano per regione, in parte perché il nuovo prodotto si basa principalmente sull’energia disponibile alla superficie, mentre quello più vecchio è più sensibile ai cambiamenti nel vento e nella secchezza dell’aria.

Cosa significa per acqua, cibo ed ecosistemi

Per i non specialisti, il messaggio chiave è che il nostro metro per misurare l’“assetazione” atmosferica è diventato più preciso. Adeguando i modelli ai diversi tipi di vegetazione e usando informazioni realistiche e dinamiche sulla copertura del suolo, questo nuovo dataset PET dovrebbe migliorare le stime dei fabbisogni irrigui, rafforzare i modelli idrologici e affinare gli indici di siccità e aridità. Aprirà inoltre la strada a studi su come il cambiamento dell’uso del suolo — come deforestazione, perdita di zone umide o espansione delle coltivazioni — modifichi la domanda d’acqua regionale e le condizioni ecologiche. Pur rimanendo incertezze, specialmente nelle regioni con poche torri di misura e su come la fisiologia delle piante risponda all’aumento della CO2, questo lavoro rappresenta un passo importante verso mappe più affidabili e a scala fine di quanta acqua l’aria richiede alla terra.

Citazione: Bi, Z., Sun, S., Ma, Q. et al. A 0.1° monthly potential evapotranspiration dataset based on the optimal models over global vegetation zones. Sci Data 13, 580 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06956-3

Parole chiave: evapotraspirazione potenziale, ciclo idrologico globale, monitoraggio della siccità, cambiamento nell’uso del suolo, dati climatici