La simulación de aguas subterráneas revela caminos ocultos y flujos de larga distancia a escala continental

Investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Arizona han creado una simulación que mapea el agua subterránea a escala subterránea. Los resultados de tres años de trabajo estudiando el agua subterránea de costa a costa exploran el camino invisible que toma cada gota de lluvia o copo de nieve derretido antes de regurgitar en corrientes de agua dulce, seguir el agua desde la superficie de la Tierra hasta las profundidades y emerger nuevamente. A 100 millas de distancia, después de pasar entre 10 y 100.000 años bajo tierra.

Una simulación publicada en la revista. la naturaleza es aguaLa lluvia y el deshielo corren mucho más profundamente bajo tierra de lo que se pensaba anteriormente, y muestran que más de la mitad del agua de arroyos y ríos se origina en acuíferos, paredes que alguna vez se pensó que eran demasiado profundas para los arroyos. Estos hallazgos inesperados tienen implicaciones importantes para detectar la contaminación y predecir los efectos del cambio climático en las aguas subterráneas, que suministran aproximadamente la mitad del agua potable en los Estados Unidos.

La simulación, que abarca los Estados Unidos continentales y partes de Canadá y México, rastrea el flujo de agua subterránea y mide la gran distancia y profundidad que recorre antes de descargarse en arroyos de más de 3 millones de millas cuadradas (7,85 millones de kilómetros cuadrados). Los investigadores lograron esto con simulaciones hidrológicas de alta resolución que les permitieron rastrear el agua que se mueve a través de sistemas subterráneos.

El equipo de investigación incluyó a Reid Maxwell, profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas William y Edna McAleer de Princeton y profesor del Instituto Ambiental High Meadows de Princeton; Chen Yang, ex investigador asistente en Princeton (ahora en la Universidad Sun Yat-sen de China); y la profesora Laura Condon de la Universidad de Arizona.

Descubrieron que el agua subterránea viaja cientos de kilómetros bajo tierra antes de emerger como un flujo de agua. En el Medio Oeste, el agua subterránea fluye largas distancias, especialmente donde las montañas se encuentran con las llanuras. Un acuífero se extiende a lo largo de 238 kilómetros (148 millas) en la base de las Montañas Rocosas. El estudio reveló extensas redes de conectividad de aguas subterráneas: casi el 90% de las cuencas de EE. UU. extraen agua de un vecino y la transfieren a otro.

Los hallazgos tienen implicaciones asombrosas. Aunque invisibles a los ojos, las aguas subterráneas contienen el 99% del agua dulce no congelada del mundo y proporcionan agua potable a 145 millones de estadounidenses. Es vital para nuestro suministro de alimentos, ya que riega el 60% de la agricultura en todo el mundo. Pero el agua subterránea se está agotando a un ritmo alarmante y es muy difícil de modelar. Los nuevos análisis retrospectivos y las simulaciones predictivas de este estudio brindan oportunidades para rastrear este importante recurso y comprender los efectos de gran alcance de los derrames, como los de las plataformas de pozos de petróleo y gas.

«Las interconexiones entre cuencas hidrográficas no son importantes para el caudal», dijo Maxwell. «También nos dice cuánto tiempo puede persistir la contaminación en las aguas subterráneas. Los contaminantes generalizados como los nitratos y los PFAS pueden realizar estos largos viajes hasta un arroyo, lo que los hace más difíciles de gestionar y duran más».

Un segundo hallazgo importante es que el agua subterránea de acuíferos muy profundos contribuye significativamente al caudal. El equipo de Maxwell descubrió que el agua subterránea profunda de acuíferos de 10 a 100 metros debajo de la superficie contribuía a más de la mitad del flujo base en el 56% de las subcuencas. Se produjo una mayor profundidad en áreas con pendientes topográficas pronunciadas, como las cadenas montañosas Rocosas y Apalaches.