Um pouco antes de uma tempestade, Cody Ross pode correr para um local de pesquisa agrícola como parte de seu trabalho de graduação. Ele vai precisar colocar um pouco de corante em um poço de injeção. O ponto? Avaliar o caminho que a água segue desde o campo durante e após a tempestade.

Ross, membro do Programa de Pesquisa de Sistemas de Bacias Hidrográficas da Universidade de Manitoba, está medindo o fluxo de água em uma parte do solo chamada zona vadosa. Embora o nome possa fazer você se lembrar de episódios assustadores da "Twilight Zone, “a zona vadosa é apenas o nível saturado do solo logo abaixo da superfície. Pode ter apenas alguns centímetros a mais de um metro de profundidade. E a zona vadosa é onde coisas importantes acontecem no solo.

A zona vadosa é complexa. Dentro dele, as partículas de areia são enormes em comparação com as partículas de argila, afetando o fluxo de água. É por isso que você pode ver a água se infiltrar pela areia rapidamente em uma praia. Solos saudáveis ​​também têm uma boa quantidade de matéria orgânica de plantas em decomposição ou insetos. Finalmente, existem minúsculos poros, preenchido com ar ou água armazenada. As raízes das plantas crescem no solo para coletar água e nutrientes. Micróbios microscópicos vivem lá, bem como animais maiores, como minhocas e nematóides.

O trabalho de Ross é importante porque como a água se move, Através dos, e em torno de todas aquelas partículas de solo, matéria orgânica, poros, micróbios, e questões de raízes. É algo que os produtores gostariam de saber - especialmente em lugares onde a precipitação é pouco frequente. A região sudeste da pradaria canadense, onde Ross está pesquisando, tem um ambiente sazonalmente seco.

"Estudar o movimento da água nos ajuda a entender melhor a disponibilidade de água em tempos de escassez (seca) e abundância (inundações), "diz Ross." Isso também nos ajuda a entender como nossas ações impactam a disponibilidade e a qualidade dos recursos hídricos. " por sua vez, pode afetar as decisões de política.

Trabalhos anteriores sobre o movimento da água na zona vadosa foram realizados em áreas montanhosas nos Estados Unidos, ou na pradaria canadense ocidental. Assim como você não pode esperar que um episódio da Twilight Zone seja igual a outro, você não pode esperar que um solo em uma região aja como um em outra. Pode até haver diferenças no mesmo campo agrícola, dependendo da quantidade de matéria orgânica, composição das partículas do solo, e outros recursos. Os solos da pradaria canadense do sudeste, em comparação com o oeste, têm mais matéria orgânica neles. Esse aumento de matéria orgânica ajuda os solos a reter a umidade no verão e no outono. Impacta o potencial de drenagem. A matéria orgânica também influencia o tempo que o solo permanece congelado no inverno e na primavera.

As diferenças na topografia do terreno são significativas, também. Imagine descer de trenó uma encosta em Vermont ... e agora imagine tentar descer de trenó nas áreas planas das pradarias do sudeste canadense. A gravidade não vai te ajudar muito nisso. O mesmo se aplica à água.

O movimento da água no solo também é afetado por suas propriedades químicas. As partículas de argila do solo têm, na verdade, uma carga negativa. Isso significa que os solos com maior teor de argila podem reter a água melhor do que os solos arenosos. A matéria orgânica pode absorver e liberar água, também.

Ross usou fórmulas matemáticas de outros pesquisadores - e desenvolveu algumas próprias - para prever como a água se movia durante tempestades e épocas de derretimento da neve. O corante que ele injetou nos poços o ajudou a determinar se a água que coletou dos cursos de água era "nova" devido à chuva, ou "antigo" do armazenamento anterior.

"A pesquisa focada na idade da água tem significado em muitas aplicações, "diz Ross." Queremos saber se a água que vai para um riacho veio diretamente do campo, ou seguiu um caminho alternativo. Essa rota alternativa altera a qualidade da água? Isso retarda a entrega ao canal? "Todas essas perguntas podem levar a ferramentas úteis de previsão.

"Como na maioria das disciplinas, o uso da matemática tem uma utilidade tremenda, "diz Ross." Usamos expressões matemáticas para nos ajudar a interpretar como a água se move no solo. A capacidade de usar modelos matemáticos dessa forma é muito poderosa. Muitas vezes é mais barato do que observações físicas, especialmente em circunstâncias em que a pesquisa se concentra em regiões grandes ou inacessíveis. "

A pesquisa de Ross descobriu que, ao contrário de outras áreas, havia uma quantidade significativa de água velha que se movia para os riachos. "Pesquisas anteriores realizadas nas Pradarias apontaram que a água nova é mais dominante, "diz Ross." Este não foi o caso em nosso estudo. "

Embora você não possa controlar se terá uma seca - ou uma enchente - estudar o movimento da água no solo é importante. "Ter uma melhor compreensão de como a água se move pela paisagem fornece uma visão para as decisões de gestão da água, "diz Ross." Compreender as contribuições relativas de fontes de água novas e antigas pode influenciar as decisões de gestão relacionadas com inundações e qualidade da água. "

Pesquisas futuras para desenvolver o trabalho de Ross podem se concentrar em locais alternativos, para ver como as descobertas de Ross são comuns. "Estudos focados em como o uso da terra e as mudanças climáticas estão impactando o movimento da água no solo na área da pradaria canadense sudeste seriam benéficos, "Ross acrescenta.