Assessing the ecosystem service of atmospheric water provision by Ramsar convention-protected wetlands

Large-scale land use changes, anthropogenic water use, and climate change are altering atmospheric moisture transport, a key driver of inland freshwater availability. Wetlands, as a major moisture source, could have an important role in supplying inland precipitation, yet their specific role remains unexplored. In this study, we combine hydrological and atmospheric moisture transport modelling to investigate the contribution of Ramsar Convention-protected wetlands to downwind global precipitation patterns and rainfed agriculture. We quantify evapotranspiration from wetlands with the physically based, dynamic and spatially distributed model WATNEEDS, and track moisture flows from wetlands at monthly resolution with the Lagrangian tracking model Utrack. We find that Convention protected wetlands, while covering 1.6% of the Earth’s land surface, account for 1.1% of land precipitation and 2.3% of terrestrial evapotranspiration, with approximately 80% of the emitted moisture contributing to inland precipitation. Wetlands influence global precipitation unevenly across continents: Africa and Latin America receive the highest contributions, whereas Oceania and Europe exhibit little reliance on it. In particular, we show that wetlands have the potential to satisfy more than 50% of the green water demand in Central-Western Africa, the Sahel, and Paraguay, all regions where food production relies on rainfed agriculture. Understanding this can guide land-use management and ecosystem conservation. While limited in wetland delineation and hydrologic modeling, these findings demonstrate that wetland protection generates ecosystem services that extend far beyond local boundaries and provide actionable insights for land-use planning and conservation strategies.

I cambiamenti di uso del suolo su larga scala, l’impiego antropogenico delle risorse idriche e il cambiamento climatico stanno modificando il trasporto dell’umidità in atmosfera, meccanismo responsabile della disponibilità di acqua dolce sulle terre emerse. Le zone umide, quali importante fonte di umidità, potrebbero contribuire in maniera significativa alle precipitazioni continentali; tuttavia, il loro ruolo rimane ad oggi inesplorato. In questo studio, combiniamo un modello idrologico e un modello di trasporto dell’umidità atmosferica per valutare il contributo delle zone umide protette dalla Convenzione di Ramsar alla precipitazione sottovento (downwind) e all’agricoltura cosiddetta pluviale, ovvero basata esclusivamente su acqua piovana. Quantifichiamo l’evapotraspirazione proveniente dalle zone umide mediante il modello fisicamente basato, dinamico e spazialmente distribuito WATNEEDS, e tracciamo con risoluzione mensile i flussi di umidità generati dalle zone umide utilizzando il modello di tracciamento lagrangiano Utrack. Le zone umide protette dalla Convenzione, pur coprendo l’1,6% delle terre emerse, risultano contribuire alle precipitazioni continentali per l’1,1% e all’evapotraspirazione terrestre per il 2,3%. Inoltre, circa l’80% dell’umidità emessa riprecipita su terre emerse. L’impatto delle zone umide sulla precipitazione è diseguale fra i continenti: Africa e America Latina ricevono i contributi più elevati, mentre Oceania ed Europa mostrano una dipendenza limitata. In particolare, risulta che le zone umide possono soddisfare oltre il 50% della domanda di “acqua verde” (green water) in Africa centro-occidentale, Sahel e Paraguay, regioni queste la cui produzione agricola è basata sull’acqua piovana. Comprendere queste dinamiche può orientare la gestione dell’uso del suolo e la conservazione degli ecosistemi umidi. Sebbene limitata nella modellazione idrologica delle zone umide, non ottimizzata, la ricerca evidenzia che la tutela delle zone umide genera servizi ecosistemici ben oltre i confini locali e fornisce elementi concreti per la pianificazione territoriale e le strategie di conservazione.