Nos últimos anos, incêndios florestais no oeste dos Estados Unidos têm ocorrido com frequência e escala crescentes. Os cenários de mudança climática na Califórnia prevêem períodos prolongados de seca com potencial para condições ainda mais propícias a incêndios florestais. As montanhas de Sierra Nevada fornecem até 70% dos recursos hídricos do estado, no entanto, pouco se sabe sobre como os incêndios florestais afetarão os recursos hídricos no futuro.

Um novo estudo realizado por cientistas do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) usa um modelo numérico de uma importante bacia hidrográfica na Califórnia para esclarecer como os incêndios florestais podem afetar processos hidrológicos em grande escala. como fluxo de fluxo, níveis do lençol freático, e neve acumulada e derretimento. A equipe descobriu que as condições pós-incêndio resultaram em maior acumulação de neve no inverno e, subsequentemente, maior escoamento no verão, bem como maior armazenamento de água subterrânea.

O estudo, "Dinâmica de bacias hidrográficas após incêndios florestais:Feedbacks não lineares e implicações nas respostas hidrológicas, "foi publicado recentemente no jornal, Processos Hidrológicos .

“Queríamos entender como as mudanças na superfície da terra podem se propagar para outros locais da bacia hidrográfica, "disse o principal autor do estudo, Fadji Maina, um pós-doutorado na Área de Ciências Ambientais e Terrestres do Berkeley Lab. "Estudos anteriores analisaram processos individuais. Nosso modelo os une e analisa o sistema de forma holística."

Os pesquisadores modelaram a bacia hidrográfica do rio Cosumnes, que se estende desde a Serra Nevadas, começando a sudoeste de Lake Tahoe, até o Vale Central, terminando ao norte do Delta do Sacramento. "É bastante representativo de muitas bacias hidrográficas do estado, "disse a pesquisadora do Berkeley Lab, Erica Woodburn, co-autor do estudo. “Já havíamos construído este modelo para entender como as bacias hidrográficas do estado podem responder aos extremos das mudanças climáticas. Neste estudo, usamos o modelo para explorar numericamente como as mudanças na cobertura da terra após o incêndio influenciaram a partição da água na paisagem em uma gama de resoluções espaciais e temporais. "

Usando computação de alto desempenho para simular a dinâmica de bacias hidrográficas durante um período de um ano, e assumindo uma área de queima de 20% com base em ocorrências históricas, o estudo permitiu que eles identificassem as regiões da bacia hidrográfica que eram mais sensíveis às condições de incêndios florestais, bem como os processos hidrológicos mais afetados.

Algumas das descobertas foram contra-intuitivas, disseram os pesquisadores. Por exemplo, evapotranspiração, ou a perda de água do solo para a atmosfera, sai, e através das plantas, normalmente diminui após um incêndio florestal. Contudo, algumas regiões no modelo do Laboratório de Berkeley experimentaram um aumento devido a mudanças nos padrões de escoamento de água de superfície em e perto de cicatrizes de queimaduras.

"Depois de um incêndio, há menos árvores, o que leva a uma expectativa de menor evapotranspiração, "Disse Maina." Mas em alguns locais vimos um aumento. É porque o fogo pode alterar a distribuição subterrânea das águas subterrâneas. Portanto, existem impactos não lineares e de propagação de mudanças na cobertura da terra que levam a tendências opostas do que você poderia esperar da alteração da cobertura da terra. "

Mudar a cobertura do solo leva a uma mudança na dinâmica da neve acumulada. "Isso vai mudar o quanto e quando a neve derreter e alimentar os rios, "Woodburn disse." Isso, por sua vez, terá impacto sobre as águas subterrâneas. É um efeito em cascata. No modelo, quantificamos o quanto ele se move no espaço e no tempo, que é algo que você só pode fazer com precisão com o tipo de modelo de alta resolução que construímos. "

Ela acrescentou:"As mudanças no fluxo do riacho e nos níveis das águas subterrâneas após um incêndio florestal são métricas especialmente importantes para as partes interessadas na gestão da água, que dependem amplamente deste recurso natural, mas têm poucas maneiras de entender como eles podem ser afetados por incêndios florestais no futuro. O estudo é realmente ilustrativo da natureza integrativa dos processos hidrológicos em toda a interface Sierra Nevada-Central Valley no estado. "

Os pesquisadores do Berkeley Lab também estão estudando como os incêndios florestais de 2017 em Sonoma County afetaram os sistemas de água da região, incluindo a biogeoquímica da bacia do rio Russo. "O desenvolvimento de uma compreensão preditiva da influência do incêndio florestal na disponibilidade e na qualidade da água é extremamente importante para a resiliência da água na Califórnia, "disse Susan Hubbard, o Diretor Associado do Laboratório de Ciências da Terra e Ambientais do Berkeley Lab. "A computação de alto desempenho permite que nossos cientistas explorem numericamente como bacias hidrográficas complexas respondem a uma série de cenários futuros, e os impactos de degradação associados que são importantes para a gestão da água. "