A água nas regiões montanhosas tem muitas faces. Congelado no chão, é como uma base de cimento que mantém as encostas estáveis. O gelo glacial e a neve abastecem os rios e, portanto, os contrafortes com água para beber e para a agricultura durante a estação do degelo. Chuvas intensas com inundações repentinas e deslizamentos de terra, por outro lado, representam um risco de risco de vida para as pessoas nos vales. O subsolo com sua capacidade de armazenar água, portanto, desempenha um papel existencial nas regiões montanhosas.

Mas como podemos determinar o quão vazio ou cheio está o reservatório de solo em áreas de difícil acesso? Pesquisadores do Centro Alemão de Pesquisa de Geociências (GFZ), junto com colegas do Nepal, agora demonstraram um método elegante para rastrear a dinâmica da água subterrânea em altas montanhas:eles usam ondas sísmicas, como aqueles gerados por vibrações do solo, que gravam com instrumentos altamente sensíveis. Semelhante ao ultrassom médico, eles exploram o fato de que as ondas se propagam de maneira diferente em diferentes condições de subsuperfície. Os pesquisadores liderados por Luc Illien, Christoph Sens-Schönfelder e Christoff Andermann da GFZ relatam isso na revista AGU Advances .

Ondas sísmicas bem conhecidas por terremotos. Após uma ruptura na subsuperfície, eles se propagam rapidamente e liberam forças destrutivas. Contudo, também são causadas ondas muito menores, por exemplo, por caminhões, bondes ou - nas montanhas - queda de pedras. Na verdade, o solo está vibrando o tempo todo. Em geociências, isso é conhecido como "ruído sísmico". O que tem que ser extraído laboriosamente dos dados medidos dos sismômetros na detecção de terremotos acaba sendo uma fonte valiosa de informações quando se olha para o subsolo. Isso ocorre porque as ondas sísmicas se propagam de forma diferente na zona saturada de água do que na zona insaturada, também chamada de zona vadose.

Luc Illien, um Ph.D. estudante na GFZ, e seus colegas usaram duas estações sísmicas do Nepal em 1, 200 e 2, 300 metros acima do nível do mar. Luc Illien diz:"O Himalaia nepalês fornece recursos hídricos vitais para grande parte da população do sul da Ásia. A maior parte dessa água escoa através de reservatórios subterrâneos de montanha que mal podemos delinear." A área de estudo compreendia a área de captação de um pequeno afluente do Bothe Koshi, um rio de fronteira entre a China e o Nepal. Usando várias estações meteorológicas e medidores de nível, a equipe coletou dados, às vezes a cada minuto, ao longo de três temporadas de monções. A partir disso, eles estabeleceram um modelo de água subterrânea que puderam comparar com os registros sísmicos. O resultado:o escoamento para o Bothe Koshi é alimentado principalmente pelo aqüífero profundo. Na estação seca, pouca água corre vale abaixo. Na monção, níveis aumentam, mas duas fases distintas podem ser identificadas. Primeiro, chove sem aumentar a vazão, mas, mais tarde, uma correlação clara entre a precipitação e o nível do rio torna-se aparente. Christoff Andermann, co-autor do estudo, explica, "A primeira chuva inicialmente repõe os reservatórios do solo perto da superfície. Uma vez que o solo está saturado de água, o reservatório de águas subterrâneas profundas, que está diretamente ligado aos rios, preencher. Um aumento na água subterrânea é então imediatamente refletido no aumento do nível das águas do rio. "

A comparação com os dados dos sismômetros mostrou que a saturação da zona vadosa pode ser bem deduzida do ruído sísmico. “Somente combinando as observações hidrológicas com as medições sísmicas poderíamos analisar a função da zona vadosa como um elo entre a precipitação e o reservatório de água subterrânea, "diz Christoph Sens-Schönfelder. Primeiro autor Luc Illien:" Entender como o reservatório se enche e drena é crucial para avaliar sua sustentabilidade. A partir disso, podemos não apenas fazer previsões para o escoamento, mas também alertam sobre o aumento do risco de deslizamentos de terra e inundações repentinas. "

Por exemplo, se o solo já estiver saturado de água, as chuvas caem mais superficialmente e podem afastar os declives. A mudança climática está agravando a situação, contribuindo para mudanças nos padrões climáticos em grande escala e desestabilizando o ambiente montanhoso. Niels Hovius, diretor científico da GFZ, que contribuíram para o estudo, diz:"Nosso trabalho no Nepal e seus resultados mostram como é importante monitorar vários fatores de influência. Isso inclui o armazenamento de água subterrânea, mudanças no uso da terra, cobertura da terra e regimes de precipitação. Capturar e antecipar essas mudanças nos ajudará a prever melhor o futuro dos recursos de água doce e paisagens montanhosas, especialmente porque as geleiras continuam derretendo. "