L'acqua nelle regioni di alta montagna ha molte facce. Congelato nel terreno, è come una fondazione in cemento che mantiene stabili i pendii. Il ghiaccio glaciale e la neve forniscono ai fiumi e quindi ai piedi delle colline acqua potabile e per l'agricoltura durante la stagione dello scioglimento. Acquazzoni intensi con allagamenti improvvisi e smottamenti, d'altra parte, rappresentano un rischio mortale per le persone nelle valli. Il sottosuolo con la sua capacità di immagazzinare acqua svolge quindi un ruolo esistenziale nelle regioni montuose.

Ma come possiamo determinare quanto vuoto o pieno è il serbatoio del suolo in aree di difficile accesso? Ricercatori del Centro di ricerca tedesco per le geoscienze (GFZ), insieme ai colleghi del Nepal, hanno ora dimostrato un metodo elegante per tracciare la dinamica delle acque sotterranee in alta montagna:usano onde sismiche, come quelli generati dalle vibrazioni del terreno, che registrano con strumenti altamente sensibili. Simile all'ecografia medica, sfruttano il fatto che le onde si propagano diversamente nelle diverse condizioni del sottosuolo. I ricercatori guidati da Luc Illien, Christoph Sens-Schönfelder e Christoff Andermann di GFZ ne parlano nella rivista I progressi dell'AGU .

Onde sismiche ben note dai terremoti. Dopo una rottura nel sottosuolo, si propagano rapidamente e scatenano forze distruttive. Però, ci sono anche onde molto più piccole causate, Per esempio, con camion, tram o, in montagna, dalla caduta di sassi. Il terreno vibra in continuazione. Nelle geoscienze, questo è indicato come "rumore sismico". Ciò che deve essere faticosamente estratto dai dati misurati dai sismometri nella rilevazione dei terremoti si rivela una preziosa fonte di informazioni quando si esamina il sottosuolo. Questo perché le onde sismiche si propagano in modo diverso nella zona satura d'acqua rispetto alla zona insatura, detta anche zona vadosa.

Luc Illie, un dottorato di ricerca studente presso GFZ, e i suoi colleghi hanno utilizzato due stazioni sismiche nepalesi a 1, 200 e 2, 300 metri sul livello del mare. Luc Illien afferma:"L'Himalaya nepalese fornisce risorse idriche vitali a gran parte della popolazione dell'Asia meridionale. La maggior parte di questa acqua defluisce attraverso bacini idrici sotterranei di montagna che possiamo delineare male". L'area di studio comprendeva il bacino idrografico di un piccolo affluente del Bothe Koshi, un fiume di confine tra Cina e Nepal. Utilizzando diverse stazioni meteorologiche e indicatori di livello, il team ha raccolto dati, a volte ogni minuto, in tre stagioni dei monsoni. Da questa, hanno stabilito un modello delle acque sotterranee che potevano confrontare con le registrazioni sismiche. Il risultato:il deflusso al Bothe Koshi è alimentato principalmente dalla falda acquifera profonda. Nella stagione secca, poca acqua scorre a valle. Nel monsone, i livelli salgono, ma si possono identificare due fasi distinte. Primo, piove senza aumentare la portata, ma in seguito diventa evidente una chiara correlazione tra precipitazioni e livello del fiume. Christoff Anderson, coautore dello studio, spiega, "La prima pioggia riempie inizialmente i serbatoi nel terreno vicino alla superficie. Una volta che il terreno è saturo di acqua, il serbatoio di acque sotterranee profonde, che è direttamente collegata ai fiumi, riempire. Un aumento delle acque sotterranee si riflette immediatamente nell'innalzamento del livello delle acque dei fiumi".

Il confronto con i dati dei sismometri ha mostrato che la saturazione della zona vadosa può essere ben dedotta dal rumore sismico. "Solo unendo le osservazioni idrologiche con le misurazioni sismiche potremmo analizzare la funzione della zona vadosa come collegamento tra le precipitazioni e il serbatoio delle acque sotterranee, " dice Christoph Sens-Schönfelder. Primo autore Luc Illien:"Capire come il serbatoio si riempie e drena è fondamentale per valutarne la sostenibilità. Da questa, non possiamo solo fare previsioni per il ballottaggio, ma avvertono anche di un aumento del rischio di frane e inondazioni improvvise".

Per esempio, se il terreno è già saturo d'acqua, la pioggia scorrerà più superficialmente e può portare via i pendii. Il cambiamento climatico sta esacerbando la situazione contribuendo a modificare i modelli meteorologici su larga scala e destabilizzando l'ambiente montano. Direttore Scientifico GFZ Niels Hovius, che hanno contribuito allo studio, afferma:"Il nostro lavoro in Nepal e i suoi risultati mostrano quanto sia importante monitorare numerosi fattori di influenza. Questi includono lo stoccaggio delle acque sotterranee, cambiamenti nell'uso del suolo, copertura del suolo e regime delle precipitazioni. Catturare e anticipare tali cambiamenti ci aiuterà a prevedere meglio il futuro delle risorse di acqua dolce e dei paesaggi montani, soprattutto perché i ghiacciai continuano a sciogliersi".