Группа международных исследователей под руководством гидролога Фрайбургского университета доктора Андреаса Хартманна предполагает, что включение отсутствующих в настоящее время ключевых гидрологических процессов в крупномасштабные модели воздействия изменения климата может значительно улучшить наши оценки доступности воды. Исследование показывает, что оценки пополнения подземных вод для 560 миллионов человек в карстовых регионах Европы, Ближнего Востока и Северной Африки намного выше, чем ранее предполагалось на основе современных крупномасштабных моделей. Ученые показали, что модельные оценки, основанные на целых континентах, до сих пор местами сильно занижали объем подземных вод, который пополняется за счет фракций поверхностного стока. Этот вывод говорит о том, что требуется дополнительная работа, чтобы обеспечить достаточную реалистичность крупномасштабных гидрологических моделей, прежде чем их можно будет надежно использовать для местного управления водными ресурсами. Команда опубликовала результаты своего исследования в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Подземные воды являются жизненно важным ресурсом во многих регионах мира. Для управления питьевой водой скорость пополнения является важной величиной для обеспечения устойчивых поставок. Исследователи сравнили две гидрологические модели, имитирующие пополнение запасов подземных вод. Одной из них является давно зарекомендовавшая себя глобальная модель с ограниченным учетом неоднородности недр. Другая - это континентальная модель, разработанная самими исследователями, которая включает, например, изменчивость толщины грунтов и различную проницаемость недр. Они провели сравнение для всех карстовых регионов Европы, Северной Африки и Ближнего Востока. Карстовые районы известны своей высокой степенью неоднородности подповерхностного слоя, потому что карбонатные породы проявляют большую восприимчивость к химическому выветриванию - процессу, известному как карстификация. Карстификация приводит к различной глубине и проницаемости почвы. Сравнение расчетов моделей с независимыми наблюдениями за питанием подземных вод на 38 объектах в регионах показало, что модель, учитывающая неоднородность, дает более реалистичные оценки.
Исследователи объясняют причину различия между двумя моделями следующим образом: В моделировании их недавно разработанная модель показывает уменьшенные доли поверхности. Согласно новой модели, фермер в Средиземноморском регионе потенциально должен иметь до на миллион литров больше подземных вод, доступных для извлечения в год, чем установленные оценки модели, в зависимости от фактического состава недр и потребностей местных экосистем в воде.
Применительно к карстовым регионам подход исследователей показывает, как можно адаптировать глобальные модели, используемые для прогнозирования нехватки воды, засухи или наводнений, для более реалистичного учета региональных условий. В исследовании приняли участие ученые из Фрайбургского университета, канадского Университета Виктории, Бристольского университета в Англии и Международного института прикладного системного анализа в Австрии.