Aumentos nos níveis e volumes do lençol freático após a observação de grandes terremotos em todo o mundo, mas os detalhes desse processo permaneceram obscuros devido à falta de dados sobre as águas subterrâneas diretamente antes e depois de um terremoto. Felizmente, pesquisadores das Universidades Kumamoto e Kwansei Gakuin (Japão) e UC Berkley (EUA) perceberam que tiveram uma oportunidade única de pesquisa para analisar as mudanças no nível do lençol freático em torno da cidade de Kumamoto depois que grandes terremotos atingiram a área em 2016.

Mudanças no ambiente hidrológico após um terremoto, como lagoas ou poços secando, o súbito aparecimento de água corrente, ou um aumento nos níveis da água foram registrados desde os tempos romanos. Várias teorias foram propostas para a causa de tais mudanças, tais como flutuações na pressão da água dos poros (a pressão da água subterrânea retida nos poros ou lacunas nas rochas e no solo), aumento da permeabilidade à água, e movimento da água através de novas fissuras.

Para identificar a causa real, os dados devem ser coletados de locais de observação em poços, fontes de água, e rios. Contudo, especialmente no caso de terremotos interiores, geralmente é raro que esses locais sejam arranjados espaço-temporalmente em uma área onde ocorreu um grande terremoto. Adicionalmente, é ainda mais raro ter dados suficientes para comparar antes e depois do desastre. Essas dificuldades têm impedido a obtenção de uma imagem clara de como os ambientes hidrológicos mudam após os terremotos.

Kumamoto City, na ilha de Kyushu, no sul do Japão, é famosa por sua água. Quase 100% da água potável da cidade é proveniente de lençóis freáticos na área, portanto, há muitos poços de observação na área que registram continuamente o nível de água e os dados de qualidade. No início da manhã (horário do Japão) de 16 de abril, 2016, um terremoto de magnitude 7,0 atingiu a cidade, o que resultou em uma grande quantidade de dados sobre a água subterrânea antes e depois do terremoto. Os pesquisadores da Universidade de Kumamoto reconheceram esta oportunidade única de avaliar como os terremotos podem mudar os ambientes hidrológicos com mais detalhes do que nunca, então eles estabeleceram uma colaboração internacional para estudar o evento.

Um aumento anormal no nível do lençol freático ocorreu após o choque principal e foi particularmente perceptível na área de recarga do sistema de fluxo do lençol freático. Os níveis de água atingiram o pico dentro de um ano após o choque principal em cerca de 10 metros e, embora tenha se acalmado depois disso, os níveis de água ainda estavam altos mais de três anos depois. Acredita-se que isso seja devido a um influxo de água de um lugar que não faz parte do ciclo hidrológico pré-terremoto, então, os pesquisadores tentaram determinar as fontes usando razões de isótopos estáveis ​​de água.

As razões de isótopos estáveis ​​de água na superfície da Terra mudam ligeiramente com vários processos (evaporação, condensação, etc.) para que se tornem valores de marcadores exclusivos, dependendo da localização. Esses marcadores permitem determinar os processos que afetaram uma amostra de água, bem como sua origem.

Uma comparação dos conjuntos antes e depois de razões de isótopos estáveis ​​revelou que, antes do terremoto, a água subterrânea na área da cidade de Kumamoto veio principalmente de aqüíferos montanhosos de baixa altitude, água do solo em áreas de recarga, e infiltração da área central do rio Shirakawa. Depois do terremoto, os pesquisadores acreditam que as fraturas sísmicas no lado oeste do Monte Aso aumentaram a permeabilidade do aquafer da montanha, que liberou água subterrânea para a área de recarga do sistema de fluxo e aumentou os níveis de água. Além disso, os níveis de água subterrânea na área de saída que haviam caído imediatamente após o choque principal foram quase restaurados em apenas um ano.

"Nossa pesquisa é a primeira a capturar em detalhes as mudanças ambientais hidrológicas causadas por um grande terremoto, "disse o líder do estudo, o professor associado Takahiro Hosono." O fenômeno que descobrimos pode ocorrer em qualquer lugar da Terra, em áreas com clima e condições geológicas semelhantes a Kumamoto. Esperamos que nossa pesquisa seja útil tanto para acadêmicos quanto para o estabelecimento de diretrizes para o uso regional da água em um desastre. "