Poco prima di un temporale, Cody Ross potrebbe correre in un sito di ricerca agricola come parte del suo lavoro di laurea. Avrà bisogno di mettere un po' di colorante in un pozzo per iniezione. Il punto? Valutare il percorso che l'acqua segue dal campo durante e dopo il temporale.

Rossi, un membro del Watershed Systems Research Program presso l'Università di Manitoba, sta misurando il flusso d'acqua in una parte del suolo chiamata zona vadosa. Anche se il nome potrebbe farti ricordare episodi spaventosi di "Ai confini della realtà, " la zona vadosa è solo il livello di saturazione del suolo proprio sotto la superficie. Può essere da pochi centimetri a oltre un metro di profondità. E la zona vadosa è dove accadono cose importanti nel suolo.

La zona vadosa è complessa. Al suo interno, le particelle di sabbia sono enormi rispetto alle particelle di argilla, influenzando il flusso dell'acqua. Ecco perché puoi vedere l'acqua filtrare rapidamente attraverso la sabbia su una spiaggia. I terreni sani hanno anche una buona quantità di materia organica proveniente da piante o insetti in decomposizione. Finalmente, esistono piccoli pori, riempito con aria o acqua immagazzinata. Le radici delle piante crescono nel terreno per raccogliere acqua e sostanze nutritive. Microbi microscopici vivono laggiù, così come animali più grandi come lombrichi e nematodi.

Il lavoro di Ross è importante perché il modo in cui l'acqua si muove, attraverso, e intorno a tutte quelle particelle di terreno, materia organica, pori, microbi, e le radici contano. È qualcosa che i coltivatori vorrebbero sapere, specialmente nei luoghi in cui le precipitazioni sono poco frequenti. L'area della prateria canadese sudorientale, dove Ross sta facendo ricerche, ha un ambiente stagionalmente secco.

"Studiare il movimento dell'acqua ci aiuta a capire meglio la disponibilità di acqua in tempi di scarsità (siccità) e abbondanza (alluvioni), " dice Ross. "Ci aiuta anche a capire come le nostre azioni influiscono sulla disponibilità e sulla qualità delle risorse idriche". a sua volta, potrebbe influenzare le decisioni politiche.

Il lavoro precedente sul movimento dell'acqua nella zona vadosa è stato svolto in aree collinari negli Stati Uniti, o nella prateria canadese occidentale. Proprio come non puoi aspettarti che un episodio di Ai confini della realtà sia uguale a un altro, non puoi aspettarti che un suolo in una regione si comporti come uno in un'altra. Possono esserci differenze anche nello stesso campo agricolo, a seconda della quantità di sostanza organica, composizione delle particelle del suolo, e altre caratteristiche. I terreni della prateria canadese sudorientale, rispetto a quello occidentale, contengono più materia organica. Questo aumento di materia organica aiuta i terreni a trattenere l'umidità in estate e in autunno. Influisce sul potenziale di drenaggio. La materia organica influenza anche la durata del congelamento del terreno in inverno e in primavera.

Le differenze nella topografia del terreno sono significative, pure. Immaginate di scendere con lo slittino lungo il pendio di una collina nel Vermont... e ora immaginate di provare a farlo nelle aree pianeggianti delle praterie canadesi sudorientali. La gravità non ti aiuterà molto lì. Lo stesso vale per l'acqua.

Anche il movimento dell'acqua nel suolo è influenzato dalle sue proprietà chimiche. Le particelle di argilla del terreno in realtà hanno una carica negativa. Ciò significa che i terreni con un contenuto di argilla più elevato possono trattenere l'acqua meglio dei terreni sabbiosi. La materia organica può assorbire e rilasciare acqua, pure.

Ross ha usato le formule matematiche di altri ricercatori - e ne ha sviluppate alcune sue - per prevedere come si muoveva l'acqua durante i temporali e i periodi di scioglimento della neve. Il colorante che ha iniettato nei pozzi lo ha aiutato a determinare se l'acqua che ha raccolto dai corsi d'acqua fosse "nuova" dall'evento della pioggia, o "vecchio" dalla memoria precedente.

"La ricerca incentrata sull'età dell'acqua ha un significato in molte applicazioni, " dice Ross. "Vogliamo sapere se l'acqua che andava a un ruscello proveniva direttamente dal campo, o ha seguito un percorso alternativo. Quel percorso alternativo cambia la qualità dell'acqua? Rallenta la consegna al canale?" Tutte queste domande possono portare a utili strumenti di previsione.

"Come nella maggior parte delle discipline, l'uso della matematica ha un'utilità enorme, " dice Ross. "Abbiamo usato espressioni matematiche per aiutarci a interpretare come l'acqua si muove nel suolo. La capacità di utilizzare modelli matematici in questo modo è molto potente. Spesso è meno costoso delle osservazioni fisiche, soprattutto in circostanze in cui la ricerca si concentra su regioni vaste o inaccessibili".

La ricerca di Ross ha scoperto che, a differenza di altre zone, c'era una quantità significativa di acqua vecchia che si spostava verso i torrenti. "Precedenti ricerche condotte nelle praterie hanno indicato che la nuova acqua è più dominante, " dice Ross. "Questo non era il caso nel nostro studio."

Anche se non puoi controllare se avrai una siccità o un'alluvione, è importante studiare il movimento dell'acqua nel suolo. "Avere una migliore comprensione di come l'acqua si muove attraverso il paesaggio fornisce informazioni per le decisioni di gestione dell'acqua, " dice Ross. "Comprendere i contributi relativi da vecchie e nuove fonti d'acqua può influenzare le decisioni di gestione relative alle inondazioni e alla qualità dell'acqua".

La ricerca futura per basarsi sul lavoro di Ross potrebbe concentrarsi su luoghi alternativi, per vedere quanto siano comuni i risultati di Ross. "Sarebbero utili studi incentrati su come l'uso del suolo e il cambiamento climatico stanno influenzando il movimento dell'acqua nel suolo nella zona sud-orientale della prateria canadese, " aggiunge Rossi.