Beregning af genopladning af grundvand mere præcist

Et internationalt hold af forskere har påvist, at nøgleprocesser i modeller, der bruges til den globale vurdering af vandressourcer til klimaændringer, i øjeblikket mangler. Dette kan betyde, at modeller for klimaændringspåvirkning er forkerte i nogle dele af verden og endnu ikke kan bruges til at vejlede vandforvaltning.

Studiet, offentliggjort i dag [tirsdag 28. februar] i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), har vist, at grundvandsgenopladning skønnes at være for 560 millioner mennesker i karstregionerne i Europa, Mellemøsten og Nordafrika, er meget højere end tidligere anslået ud fra nuværende storskalamodeller.

Dette fund, af forskere fra universiteterne i Bristol; Freiburg; Victoria, Canada; og International Institute for Applied Systems Analysis, Østrig, foreslår, at der er behov for mere arbejde for at sikre tilstrækkelig realisme i storskala hydrologiske modeller, før de pålideligt kan bruges til lokal vandforvaltning.

Grundvand er en vital ressource i mange regioner rundt om på kloden. Grundvandets genopfyldningshastighed er en vigtig størrelse for at sikre bæredygtige forsyninger, når man håndterer drikke- og kunstvandingsvand.

Forskerne sammenlignede to hydrologiske modeller, der simulerer grundvandsopladning over store regioner. Den ene er en veletableret global model med begrænset hensyntagen til heterogenitet under overfladen. Den anden er en kontinental model, som forskerne for nylig har udviklet, og som omfatter, for eksempel, variationen i jordtykkelsen og forskellige permeabiliteter under overfladen.

Forskerholdet udførte sammenligningen for alle karst-regionerne i Europa, Nordafrika og Mellemøsten. Karst-regioner er kendt for deres store grad af heterogenitet under overfladen, fordi karbonatsten viser større modtagelighed for kemisk forvitring - en proces, der er kendt som karstificering.

Karstificering fører til varierende jorddybder og permeabiliteter. En sammenligning af modellernes beregninger med uafhængige observationer af grundvandstilførsel på 38 lokaliteter i regionerne har vist, at modellen, der tager højde for heterogenitet, giver mere realistiske skøn.

Forskerne har påvist årsagen til forskellen mellem de to modeller. I sine simuleringer, deres nyudviklede model viser reducerede fraktioner af overfladeafstrømning og fordampning - og følgelig, større grundvandspåfyldning. Ifølge den nye model, en landmand i Middelhavsregionen ville potentielt have betydeligt mere grundvand tilgængeligt til udvinding, end de nuværende storskalamodeller forudsiger.

Thorsten Wagener, Professor i vand- og miljøteknik ved Institut for Civilingeniør ved University of Bristol og en af ​​forskerne på undersøgelsesholdet, sagde:"Når det anvendes på eksemplet med karst-regioner, vores tilgang viser, hvordan det er muligt at tilpasse globale modeller, der bruges til at forudsige vandmangel, tørke eller oversvømmelser for mere realistisk at tage højde for regionale forhold. Denne tilgang vil i sidste ende muliggøre både lokal ledelse og storskalavurderinger inden for samme model."

En undersøgelse for nylig offentliggjort i PNAS tyder på, at inddragelse af aktuelt manglende centrale hydrologiske processer i store modeller for klimaændringspåvirkning kan ændre vores estimater af vandtilgængelighed væsentligt.