Diversi anni fa, mentre studiava gli impatti ambientali dei parchi solari su larga scala nel deserto del Nevada, Gli scienziati del Desert Research Institute (DRI) Yuan Luo, dottorato di ricerca e Markus Berli, dottorato di ricerca si è interessato a una domanda in particolare:in che modo la presenza di migliaia di pannelli solari influisce sull'idrologia del deserto?

Questa domanda ha portato ad altre domande. "In che modo i pannelli solari cambiano il modo in cui l'acqua colpisce il suolo quando piove?" hanno chiesto. "Dove va l'acqua? Quanta acqua piovana rimane nel terreno? A che profondità entra nel terreno?"

"Per capire come i pannelli solari influenzano l'idrologia del deserto, in pratica avevamo bisogno di una migliore comprensione di come funzionano idraulicamente i terreni del deserto, " ha spiegato Luo, ricercatore post-dottorato con la Divisione di Scienze Idrologiche del DRI e autore principale di un nuovo studio in Diario della zona di Vadose .

Nello studio, Luo, Berli, e colleghi Teamrat Ghezzehei, dottorato di ricerca dell'Università della California, Merce, e Zhongbo Yu, dottorato di ricerca dell'Università di Hohai, Cina, apportare importanti miglioramenti alla nostra comprensione di come l'acqua si muove e viene immagazzinata in terreni asciutti perfezionando un modello informatico esistente.

Il modello, chiamato HYDRUS-1D, simula come l'acqua si ridistribuisce in un suolo sabbioso del deserto in base ai dati di precipitazione ed evaporazione. Una prima versione del modello è stata sviluppata da un precedente studente laureato DRI di nome Jelle Dijkema, ma non funzionava bene in condizioni in cui i livelli di umidità del suolo vicino alla superficie del suolo erano molto bassi.

Per perfezionare ed espandere l'utilità del modello di Dijkema, Luo ha analizzato i dati dall'impianto di lisimetro SEPHAS di DRI, situato a Boulder City, Nev. Qui, grande, metropolitana, serbatoi d'acciaio riempiti di terreno sono stati installati su bilance per camion per consentire ai ricercatori di studiare i guadagni e le perdite naturali di acqua in una colonna di terreno in condizioni controllate.

Utilizzando i dati dei lisimetri, Luo ha esplorato l'uso di diverse equazioni idrauliche per perfezionare il modello di Dijkema. Il risultato finale, che è descritto nel nuovo documento, era una migliore comprensione e modello di come l'umidità si muove attraverso e viene immagazzinata negli strati superiori dei terreni aridi del deserto.

"La prima versione del modello presentava alcune carenze, " Ha spiegato Luo. "Non funzionava bene per terreni molto secchi con un contenuto di acqua volumetrica inferiore al 10 percento. I lisimetri SEPHAS ci hanno fornito dati davvero validi per aiutare a comprendere il fenomeno di come l'acqua si muove attraverso i terreni asciutti a causa delle precipitazioni e dell'evaporazione".

In ambienti desertici, comprendere il movimento dell'acqua attraverso il suolo è utile per una varietà di usi pratici, compreso il ripristino del suolo, erosione e gestione della polvere, e mitigazione del rischio di alluvioni. Per esempio, questo modello sarà utile per progetti di restauro del deserto, dove i project manager devono sapere quanta acqua sarà disponibile nel terreno per le piante dopo un temporale nel deserto, ha detto Berli. È anche un pezzo chiave del puzzle necessario per aiutare a rispondere alla loro domanda originale sull'impatto delle fattorie solari sull'idrologia del deserto.

"Il modello è molto tecnico, ma tutta questa roba tecnica è solo un modo matematico per descrivere come l'acqua piovana si muove nel terreno una volta che l'acqua colpisce il terreno, " ha detto Berli. "Nel quadro più grande, questo studio è stato motivato dalla domanda molto pratica di cosa succede all'acqua piovana quando cade su parchi solari con migliaia e migliaia di pannelli solari nel deserto, ma per rispondere a domande del genere, a volte devi scavare a fondo e rispondere prima a domande più fondamentali."