p As monções de verão nos desertos do sudoeste dos EUA são conhecidas por trazer torrentes de água, frequentemente enchendo leitos secos de riachos e inundando ruas urbanas. Um equívoco comum ao observar a água em movimento rápido gerada por tempestades de monções é que a maior parte da água é arrastada para grandes rios, com muito pouco dele se infiltrando em aqüíferos subterrâneos. p Usando uma combinação de instrumentação de campo, veículos aéreos não tripulados e um modelo hidrológico, uma equipe de pesquisadores da Arizona State University e do Jornada Long Term Ecological Research Program da National Science Foundation tem estudado o destino das chuvas das monções e seu impacto na recarga das águas subterrâneas no deserto de Chihuahuan, no Novo México.

p Suas descobertas, publicado recentemente no jornal Pesquisa de Recursos Hídricos , explicar como uma quantidade surpreendente de chuva, quase 25 por cento, das tempestades de monções é absorvida em pequenos leitos de riachos e se infiltra no sistema de água subterrânea. Os pesquisadores identificaram fatores que afetam o processo de percolação por meio do uso de um modelo numérico que reproduziu as observações de longo prazo obtidas em um local de pesquisa altamente instrumentado.

p "Os resultados deste estudo mostram que as tempestades de monções desempenham um papel importante na recarga de aquíferos subterrâneos perto do ponto de geração de escoamento, "diz o hidrólogo da ASU Enrique Vivoni, da Escola de Exploração da Terra e do Espaço e da Escola de Engenharia Sustentável e Meio Ambiente Construído." Este é um processo essencial que armazena água de superfície renovável para uso futuro como recurso de água subterrânea no árido sudoeste e em todo o mundo."

p Oito anos de trabalho de campo levam a novas percepções

p De 2010 a 2018, O time, que incluiu vários alunos de graduação e pós-graduação da ASU e colaboradores da New Mexico State University e do Departamento de Agricultura dos EUA, coletou dados de uma rede de monitoramento de bacias hidrográficas estabelecida em Jornada Experimental Range, no Novo México. Eles se concentraram especificamente na medição das condições hidrológicas e ecológicas nas encostas do Piemonte, conhecido localmente como "bajadas, "que conectam cadeias de montanhas a vales de rios, mas têm sido frequentemente ignorados como fontes de recarga das águas subterrâneas.

p Adam Schreiner-McGraw, atualmente um pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Riverside e principal autor do estudo, era um estudante de pós-graduação na Escola de Exploração da Terra e Espaço da ASU quando a pesquisa publicada foi conduzida. A Dra. Schreiner-McGraw visitou o local da bacia hidrográfica a cada três semanas por mais de seis anos para coletar dados hidrológicos, manter a extensa rede de instrumentos, e realizar a amostragem do local necessária para configurar e testar o modelo hidrológico destinado a obter um melhor entendimento das condições de campo.

p “Em hidrologia, "diz Vivoni, "você tem que esperar que certas condições aconteçam. Neste estudo, nós nos beneficiamos de ter uma sequência de monções úmidas de verão com chuvas acima da média. "

p Durante este tempo, a equipe coletou dados de alta resolução sobre a precipitação, fluxo de água, umidade do solo e evapotranspiração usando uma variedade de instrumentos operando de maneira coordenada. Usando dados de longo prazo desses sensores, Schreiner-McGraw identificou que grandes quantidades de chuvas, especialmente durante as monções úmidas, não estava sendo perdido para a atmosfera por evapotranspiração nem para o sistema de canais como fluxo de água. Em vez de, o escoamento estava sendo perdido como percolação em pequenos canais de não mais de 60 centímetros de largura - uma descoberta inesperada.

p Simulando para onde a água estava indo - um modelo hidrológico aprimorado

p Ao rastrear o destino das chuvas das monções, a equipe de pesquisa começou a explicar como as encostas e os canais da encosta do Piemonte podem levar à recarga da água subterrânea. "Os solos nas encostas são muito diferentes dos dos canais, "explica Schreiner-McGraw." Eles são compactos e não absorvem água muito rapidamente, e eles também têm camadas de carbonato de cálcio cerca de 12 a 20 polegadas abaixo da superfície que limitam a infiltração. Canais, por outro lado, têm sedimentos grossos e permeáveis ​​que podem absorver água muito mais rapidamente. "

p Essas informações foram utilizadas para modificar um modelo hidrológico da bacia instrumentada, originalmente desenvolvido durante os estudos de graduação de Vivoni no Massachusetts Institute of Technology. Com base em seu trabalho de campo, a equipe de pesquisa testou o modelo em relação a um conjunto de dados de longo prazo, incluindo evapotranspiração, umidade do solo, fluxo e percolação. "É incomum ter um modelo hidrológico testado tão exaustivamente, "diz Vivoni." Ao realizar iterações de observações de campo e desenvolvimento de modelos, demonstramos o valor da pesquisa de longo prazo. "

p A equipe de pesquisa então usou o modelo numérico para isolar dois fatores importantes que afetam o processo de percolação:as propriedades de infiltração das encostas e dos trechos do canal. Simulações indicaram efeitos divergentes desses fatores sobre a proporção da chuva que recarrega os sistemas de água subterrânea. Essas descobertas são aplicáveis ​​às encostas áridas do Piemonte em qualquer lugar da Terra. "Compreender o processo de recarga da água subterrânea em regiões áridas pode nos ajudar a gerenciar de forma sustentável o uso da água subterrânea nesses ambientes climáticos, "diz Schreiner-McGraw.

p Com a água se tornando um recurso cada vez mais precioso, uma melhor compreensão de como as águas subterrâneas são recarregadas poderia ajudar as comunidades em todo o mundo. "A água subterrânea é muito parecida com uma conta bancária, "explica Vivoni." Os aquíferos subterrâneos podem armazenar água fornecida por sistemas superficiais que podem ser posteriormente extraídos em períodos de escassez de água. "

p Efeitos da mudança da vegetação através da conexão terra-água

p O Deserto de Chihuahuan, como muitas áreas no sudoeste dos EUA, passou por uma transição nas comunidades de vegetação de pastagens para terras arbustivas. "Historicamente, usamos grandes áreas abertas do oeste dos EUA e do norte do México para pastagem de gado, "afirma Vivoni." Como resultado, muitas pastagens desapareceram e foram substituídas por arbustos do deserto. "Além disso, a seca e a supressão de incêndios contribuíram para a conversão de gramíneas em terras arbustivas.

p Uma questão em aberto permanece se essa transição impactou o processo de recarga das águas subterrâneas nas encostas do Piemonte. "Examinamos como a bacia hidrográfica instrumentada contribui para a recarga das águas subterrâneas nas condições atuais, "diz Schreiner-McGraw." O próximo passo na pesquisa é determinar como essas contribuições seriam alteradas em diferentes comunidades de plantas. " o modelo hidrológico será empregado como um laboratório numérico para determinar como as mudanças na vegetação alteram a recarga das águas subterrâneas, por exemplo, em um cenário de pastagem histórica ou em um caso de desertificação e ausência de vegetação.

p “O futuro dos recursos hídricos para humanos e animais selvagens é incerto, "acrescenta John Schade, diretor do programa de Pesquisa Ecológica de Longo Prazo da National Science Foundation, que financiou a pesquisa. “Estudos como este são essenciais para a gestão adequada da água em face das rápidas mudanças ambientais, especialmente em terras áridas onde a água é escassa. Este estudo é um exemplo do papel crítico que a pesquisa de longo prazo desempenha em descobrir o que controla a disponibilidade de água doce. Isso aumenta nossa capacidade de prever como a disponibilidade de água doce mudará nos anos e décadas que virão. "