Более точный расчет пополнения запасов подземных вод

Международная группа исследователей продемонстрировала, что в моделях, используемых для глобальной оценки водных ресурсов в условиях изменения климата, отсутствуют ключевые процессы. Это может означать, что модели оценки воздействия изменения климата ошибочны для некоторых регионов мира и пока не могут использоваться для управления водными ресурсами.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), показало, что оценки пополнения (режима подпитки) подземных вод для 560 миллионов человек, проживающих в карстовых регионах Европы, Ближнего Востока и Северной Африки, значительно выше, чем предполагалось ранее на основе существующих крупномасштабных моделей.

Это открытие, сделанное учеными из Бристольского университета, Фрайбургского университета, Университета Виктории (Канада) и Международного института прикладного системного анализа (Австрия), указывает на необходимость повышения реалистичности крупномасштабных гидрологических моделей перед их надежным использованием для локального управления водными ресурсами.

Подземные воды являются жизненно важным ресурсом во многих регионах мира. Скорость их пополнения — ключевой параметр для обеспечения устойчивых запасов питьевой и оросительной воды.

Ученые сравнили две гидрологические модели, симулирующие пополнение подземных вод на больших территориях. Одна — хорошо зарекомендовавшая себя глобальная модель с ограниченным учетом неоднородности подповерхностной среды. Другая — недавно разработанная континентальная модель, которая включает, например, вариабельность мощности почв и различную проницаемость недр.

Сравнение проводилось для всех карстовых регионов Европы, Северной Африки и Ближнего Востока. Карстовые регионы известны высокой степенью подповерхностной неоднородности из-за большей подверженности карбонатных пород химическому выветриванию — процессу, известному как карстообразование.

Карстообразование приводит к изменчивой мощности почв и проницаемости. Сравнение расчетов моделей с независимыми наблюдениями за режимом подпитки подземных вод на 38 участках в этих регионах показало, что модель, учитывающая неоднородность, дает более реалистичные оценки.

Исследователи выявили причину расхождений между моделями. Новая модель в своих симуляциях показывает уменьшенную долю поверхностного стока и испарения и, как следствие, большее пополнение подземных вод. Согласно новой модели, фермер в Средиземноморском регионе потенциально может иметь для использования значительно больше подземных вод, чем предсказывают текущие крупномасштабные модели.

«Применяя наш подход на примере карстовых регионов, мы показываем, как можно адаптировать глобальные модели, используемые для прогнозирования нехватки воды, засух или наводнений, чтобы более реалистично учитывать региональные условия. Этот подход в конечном итоге позволит осуществлять как локальное управление, так и крупномасштабные оценки в рамках одной модели», — отметил профессор водного и экологического строительства Торстен Вагенер, один из авторов исследования.