A água subterrânea – a água contida em rochas porosas e fraturadas no subsolo – é a maior fonte de água doce da Terra, além das calotas polares e geleiras. Alimenta-se de rios, lagos e outros corpos d'água superficiais e é essencial para os ecossistemas. Além disso, os sistemas de águas subterrâneas são parte integrante da irrigação agrícola, especialmente em regiões com escassos recursos hídricos superficiais.
Os modelos de grande escala existentes tendem a simplificar excessivamente o fluxo de águas subterrâneas, muitas vezes não integram adequadamente a gestão humana da água e operam em resoluções mais grosseiras do que o necessário para modelar processos hidrológicos de pequena escala. Em um novo estudo em Desenvolvimento de Modelos Geocientíficos , uma equipe de pesquisadores do IIASA acoplou o Community Water Model (CWatM) (Burek et al., 2020) com o modelo de fluxo de águas subterrâneas MODFLOW, permitindo a reprodução de lençóis freáticos em resoluções espaciais muito finas.

O modelo integrado simula processos hidrológicos que ocorrem no solo e corpos d'água superficiais na escala de encosta, com células de grade menores que 1 km. Ele pode ser usado para modelar os ciclos da água em vários níveis geográficos, desde pequenas bacias até países inteiros.

Ao comparar a região austríaca de Seewinkel e a bacia indiana de Bhima, que se estendem por 573 e 46.000 km² respectivamente, os pesquisadores testaram a capacidade do modelo de reproduzir adequadamente os lençóis freáticos sob diferentes condições climáticas, geológicas e socioeconômicas. Os resultados simulados foram validados com as profundidades e flutuações do lençol freático observadas durante um período de 35 anos em Seewinkel e 16 anos em Bhima.

"Esses modelos biofísicos são importantes porque os ciclos da água precisam ser quantificados para o gerenciamento adequado da água. Podemos estudar como os processos hídricos locais e regionais interagem vinculando modelos em diferentes escalas. Em particular, um modelo como CWatM-MODFLOW é uma ferramenta útil para projetar o impacto de futuros planos de gestão da água, mudanças na cobertura da terra ou mudanças climáticas", diz Luca Guillaumot, principal autor do estudo e pesquisador do Grupo de Pesquisa de Segurança Hídrica do IIASA.

Além disso, os autores usaram o modelo para avaliar o impacto da irrigação subterrânea no ciclo da água nas duas regiões sob investigação. Eles descobriram que a irrigação aumenta a quantidade de água que se move para a atmosfera através da evaporação do solo e transpiração através dos tecidos das plantas, mas reduz o suporte de águas subterrâneas para rios e áreas úmidas, especialmente durante as estações secas. Os resultados também indicam que o lençol freático é mais profundo em áreas com bombeamento de irrigação intenso.

Apesar dos desafios persistentes em reproduzir os padrões de profundidade do lençol freático e calibrar o modelo em resoluções tão finas quanto possível (~100m), o estudo representa uma melhoria significativa na modelagem hidrológica em larga escala.

"Os seres humanos estão transformando os sistemas hídricos da Terra. Os modelos hídricos do IIASA podem responder a questões importantes sobre como afetamos os sistemas hídricos regionais e globais em diferentes escalas espaciais e temporais. As partes interessadas regionais, incluindo os formuladores de políticas, podem usar essas informações para construir cenários realistas de gestão da água", conclui o coautor do estudo e diretor do Programa de Biodiversidade e Recursos Naturais do IIASA, Yoshihide Wada. + Explorar mais

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