Le acque sotterranee, l'acqua contenuta nelle rocce porose e fratturate sotterranee, sono la più grande fonte di acqua dolce sulla Terra a parte le calotte polari e i ghiacciai. Si nutre di fiumi, laghi e altri corpi idrici superficiali ed è essenziale per gli ecosistemi. Inoltre, i sistemi idrici sotterranei sono parte integrante dell'irrigazione agricola, soprattutto nelle regioni con scarse risorse idriche superficiali.

I modelli su larga scala esistenti tendono a semplificare eccessivamente il flusso delle acque sotterranee, spesso non integrano adeguatamente la gestione dell'acqua umana e operano a risoluzioni più grossolane di quelle necessarie per modellare processi idrologici su piccola scala. In un nuovo studio sullo Sviluppo di modelli geoscientifici , un team di ricercatori IIASA ha accoppiato il Community Water Model (CWatM) (Burek et al., 2020) con il modello di flusso delle acque sotterranee MODFLOW, consentendo la riproduzione di falde freatiche a risoluzioni spaziali molto fini.

Il modello integrato simula i processi idrologici che si verificano nel suolo e nei corpi idrici superficiali su scala collinare, con celle della griglia inferiori a 1 km. Può essere utilizzato per modellare i cicli dell'acqua a vari livelli geografici, da piccoli bacini a interi paesi.

Confrontando la regione austriaca di Seewinkel e il bacino indiano di Bhima, che si estendono rispettivamente per 573 e 46.000 km², i ricercatori hanno testato la capacità del modello di riprodurre adeguatamente le falde acquifere in diverse condizioni climatiche, geologiche e socioeconomiche. I risultati simulati sono stati convalidati con le profondità e le fluttuazioni della falda freatica osservate per un periodo di 35 anni a Seewinkel e 16 anni a Bhima.

"Questi modelli biofisici sono importanti perché i cicli dell'acqua devono essere quantificati per una corretta gestione dell'acqua. Possiamo studiare come interagiscono i processi idrici locali e regionali collegando modelli a diverse scale. In particolare, un modello come CWatM-MODFLOW è uno strumento utile per progettare l'impatto dei futuri piani di gestione dell'acqua, i cambiamenti della copertura del suolo o il cambiamento climatico", afferma Luca Guillaumot, autore principale dello studio e ricercatore nel gruppo di ricerca sulla sicurezza dell'acqua IIASA.

Inoltre, gli autori hanno utilizzato il modello per valutare l'impatto dell'irrigazione basata sulle acque sotterranee sul ciclo dell'acqua nelle due regioni in esame. Hanno scoperto che l'irrigazione aumenta la quantità di acqua che si sposta nell'atmosfera attraverso l'evaporazione dal suolo e la traspirazione attraverso i tessuti vegetali, ma riduce il supporto delle acque sotterranee ai fiumi e alle aree umide, specialmente durante le stagioni secche. I risultati indicano anche che la falda freatica è più profonda nelle aree con un intenso pompaggio di irrigazione.

Nonostante le difficoltà persistenti nella riproduzione dei modelli di profondità della falda freatica e nella calibrazione del modello alle risoluzioni più fini possibile (~100 m), lo studio rappresenta un miglioramento significativo nella modellazione idrologica su larga scala.

"Gli esseri umani stanno trasformando i sistemi idrici della Terra. I modelli idrici IIASA possono rispondere a importanti domande su come influenziamo i sistemi idrici regionali e globali a diverse scale spaziali e temporali. Le parti interessate regionali, compresi i responsabili politici, possono utilizzare queste informazioni per costruire scenari realistici di gestione dell'acqua", conclude Yoshihide Wada, coautore dello studio e direttore del programma IIASA sulla biodiversità e le risorse naturali. + Esplora ulteriormente

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