Negli ultimi anni, gli incendi negli Stati Uniti occidentali si sono verificati con frequenza e portata crescenti. Gli scenari del cambiamento climatico in California prevedono periodi prolungati di siccità con il potenziale per condizioni ancora più suscettibili agli incendi. Le montagne della Sierra Nevada forniscono fino al 70% delle risorse idriche dello stato, eppure si sa poco su come gli incendi avranno un impatto sulle risorse idriche in futuro.

Un nuovo studio degli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) utilizza un modello numerico di un importante spartiacque in California per far luce su come gli incendi possono influenzare i processi idrologici su larga scala, come il flusso del torrente, livelli delle acque sotterranee, e manto nevoso e scioglimento della neve. Il team ha scoperto che le condizioni post-incendio hanno portato a un maggiore manto nevoso invernale e, di conseguenza, a un maggiore deflusso estivo, nonché a un maggiore stoccaggio delle acque sotterranee.

Lo studio, "Dinamiche di spartiacque dopo gli incendi:feedback non lineari e implicazioni sulle risposte idrologiche, " è stato pubblicato di recente sulla rivista, Processi idrologici .

"Volevamo capire come i cambiamenti sulla superficie terrestre possono propagarsi ad altre posizioni dello spartiacque, " ha detto l'autore principale dello studio, Fadji Maina, un borsista post-dottorato nell'area di scienze della terra e dell'ambiente del Berkeley Lab. "Studi precedenti hanno esaminato i singoli processi. Il nostro modello li lega insieme e guarda al sistema in modo olistico".

I ricercatori hanno modellato lo spartiacque del fiume Cosumnes, che si estende dalla Sierra Nevada, iniziando appena a sud-ovest di Lake Tahoe, giù nella Valle Centrale, termina appena a nord del delta del Sacramento. "È piuttosto rappresentativo di molti bacini idrografici nello stato, ", ha affermato la ricercatrice del Berkeley Lab Erica Woodburn, coautore dello studio. "In precedenza avevamo costruito questo modello per capire come i bacini idrografici dello stato potessero rispondere agli estremi del cambiamento climatico. In questo studio, abbiamo utilizzato il modello per esplorare numericamente come i cambiamenti della copertura del suolo post-incendio hanno influenzato la ripartizione dell'acqua nel paesaggio in una gamma di risoluzioni spaziali e temporali".

Utilizzando il calcolo ad alte prestazioni per simulare le dinamiche dei bacini idrografici per un periodo di un anno, e ipotizzando un'area di combustione del 20% basata su eventi storici, lo studio ha permesso loro di identificare le regioni nello spartiacque più sensibili alle condizioni di incendi boschivi, così come i processi idrologici più colpiti.

Alcuni dei risultati erano controintuitivi, hanno detto i ricercatori. Per esempio, evapotraspirazione, o la perdita di acqua nell'atmosfera dal suolo, fogliame, e attraverso le piante, tipicamente diminuisce dopo un incendio. Però, alcune regioni del modello Berkeley Lab hanno registrato un aumento a causa dei cambiamenti nei modelli di deflusso delle acque superficiali all'interno e vicino alle cicatrici da ustione.

"Dopo un incendio ci sono meno alberi, che porta ad un'aspettativa di minore evapotraspirazione, "Maina ha detto. "Ma in alcune località abbiamo effettivamente visto un aumento. È perché l'incendio può modificare la distribuzione sotterranea delle acque sotterranee. Quindi ci sono impatti non lineari e di propagazione del cambiamento della copertura del suolo che portano a tendenze opposte rispetto a quelle che ci si potrebbe aspettare dall'alterazione della copertura del suolo".

La modifica della copertura del suolo porta a un cambiamento nella dinamica del manto nevoso. "Questo cambierà quanto e quando la neve si scioglierà e nutrirà i fiumi, " Woodburn ha detto. "Che a sua volta avrà un impatto sulle acque sotterranee. È un effetto a cascata. Nel modello quantifichiamo quanto si muove nello spazio e nel tempo, che è qualcosa che puoi fare con precisione solo con il tipo di modello ad alta risoluzione che abbiamo costruito."

Ha aggiunto:"Le modifiche al flusso del flusso e ai livelli delle acque sotterranee a seguito di un incendio sono metriche particolarmente importanti per le parti interessate alla gestione dell'acqua, che si basano in gran parte su questa risorsa naturale, ma non hanno modo di capire come potrebbero essere colpiti dagli incendi in futuro. Lo studio è davvero illustrativo della natura integrativa dei processi idrologici attraverso l'interfaccia Sierra Nevada-Central Valley nello stato".

I ricercatori del Berkeley Lab stanno anche studiando come gli incendi boschivi della contea di Sonoma del 2017 hanno colpito i sistemi idrici della regione, compresa la biogeochimica dello spartiacque del Russian River. "Sviluppare una comprensione predittiva dell'influenza degli incendi boschivi sia sulla disponibilità dell'acqua che sulla qualità dell'acqua è di fondamentale importanza per la resilienza idrica della California, " ha detto Susan Hubbard, il Direttore del Laboratorio Associato di Scienze della Terra e dell'Ambiente presso il Berkeley Lab. "Il calcolo ad alte prestazioni consente ai nostri scienziati di esplorare numericamente come i bacini idrografici complessi rispondono a una serie di scenari futuri, e gli impatti di degrado associati che sono importanti per la gestione dell'acqua".