Le comunità in crescita e l’agricoltura estensiva in tutto l’Ovest degli Stati Uniti dipendono dalle acque di scioglimento che ogni primavera si riversano giù dalle montagne innevate e i modelli utilizzati per prevedere la quantità di acqua disponibile ogni anno hanno a lungo ipotizzato che solo una piccola parte dell’acqua derivante dallo scioglimento della neve penetri nel suolo superficiale, mentre il resto defluisce rapidamente in fiumi e torrenti.
Deflusso primaverile e la sua importanza
Nuove ricerche condotte da idrologi dell’Università dello Utah suggeriscono invece che la generazione del deflusso sia molto più complessae la maggior parte delle acque primaverili che arrivano ai bacini di raccolta è in realtà acqua vecchia di diversi anni, il ché indica che gran parte delle nevicate montane intraprende un lungo viaggio invisibile come acqua sotterranea prima di lasciare le montagne.
I risultati indicano anche che il volume d’acqua immagazzinato nel sottosuolo è di un ordine di grandezza superiore rispetto a quanto considerato dalla maggior parte dei gestori idrici dell’Ovest, afferma Paul Brooks, professore di geologia e geofisica e responsabile della ricerca.
“In media, ci vogliono più di cinque anni affinché un fiocco di neve che cade in montagna diventi deflusso fluviale“, ha spiegato Brooks. “La maggior parte dei nostri modelli, sia per prevedere i flussi d’acqua che per stimare quanta acqua avranno a disposizione gli alberi negli anni secchi, si basa sull’idea che ci sia pochissima acqua immagazzinata nelle montagne. Ora sappiamo che non è così. La maggior parte dell’acqua penetra nel terreno e vi rimane tra i tre e i quindici anni prima di essere assorbita dalle piante o di raggiungere i corsi d’acqua.”
I risultati dello studio sul deflusso primaverile
Il team ha raccolto campioni di deflusso in 42 siti e ha utilizzato l’analisi degli isotopi del trizio per determinare l’età dell’acqua, ovvero il tempo trascorso da quando è caduta come neve.
I risultati, pubblicati questa settimana sulla rivista Nature Communications Earth & Environment, sono stati co-firmati dai professori di geologia dell’Università dello Utah Sara Warix e Kip Solomon, in collaborazione con ricercatori di tutto l’Ovest.
Determinare l’età dell’acqua dei torrenti montani è fondamentale per prevedere come l’idrologia montana reagirà ai cambiamenti climatici e all’uso del suolo, spiegano i ricercatori.
“Sappiamo che se i nostri torrenti sono alimentati da acqua vecchia tra i 5 e i 15 anni, deve esserci un ritardo tra l’accumulo e la risposta del sistema. E anche se in passato i nostri modelli sono stati sufficientemente accurati per prendere decisioni sull’uso dell’acqua, ora gli input del sistema stanno cambiando. Ci saranno modifiche nel sottosuolo che si rifletteranno nei corsi d’acqua“, ha detto Warix, aggiungendo che “Se vogliamo prendere decisioni sagge in futuro, dobbiamo includere la componente di stoccaggio dell’acqua sotterranea, perché i meccanismi e i processi del passato non saranno gli stessi tra 20 o 50 anni.”
Brooks ha effettuato il campionamento nel 2022 durante un anno sabbatico, visitando ciascuno dei 42 siti due volte: una in pieno inverno per catturare il “flusso di base” del torrente, presumibilmente alimentato solo da acqua sotterranea, e una durante il deflusso primaverile.
“I siti di campionamento si trovano in luoghi con una buona quantità di ricerca preesistente, distribuiti geograficamente dalla Front Range del Colorado fino ai versanti orientali della Sierra,” ha detto Brooks. I siti erano situati in Idaho, Wyoming, Utah, Colorado, California e Nuovo Messico, rappresentando cinque grandi bacini fluviali. Molti di questi sono aree di ricerca a lungo termine finanziate dall’U.S. Geological Survey, dalla National Science Foundation o dal Dipartimento dell’Energia.
Il monitoraggio dello stato dello Utah è particolarmente accurato, offrendo dati continui sui flussi fluviali che risalgono a 120 anni fa. Si tratta di un insieme di dati senza pari, che ha permesso agli idrologi di documentare cicli storici di clima e deflusso che altrimenti sarebbero passati inosservati, ha spiegato Brooks.
Secondo Solomon, la grande maggioranza dell’acqua dolce utilizzabile sulla Terra si trova nel sottosuolo, ma la quantità precisa resta un mistero e datare l’acqua offre indizi e, per determinare l’età, Solomon utilizza il trizio, un isotopo radioattivo dell’idrogeno con un’emivita di 12,3 anni.
Il trizio si produce naturalmente nell’atmosfera superiore, è un sottoprodotto dei reattori nucleari e fu generato anche durante i test di armi nucleari durante la Guerra Fredda; determinando il numero di atomi di trizio in un campione d’acqua rispetto ad altri atomi di idrogeno, gli scienziati possono calcolare quando l’acqua è caduta dal cielo sotto forma di precipitazione, ma solo fino a un secolo fa.
L’età media del deflusso primaverile rimane ancora (in parte, almeno) un mistero
L’età media del deflusso campionato nello studio varia tra i bacini a seconda della loro geologia. Più il terreno è poroso, più vecchia è l’acqua, poiché il sottosuolo può trattenere molta più acqua. Al contrario, i canyon glaciali con bassa permeabilità e rocce superficiali, come il Little Cottonwood Canyon dello Utah, offrono una capacità di stoccaggio sotterranea minore e acque più giovani, secondo lo studio.
Per decenni, i gestori idrici federali e statali si sono affidati a una rete di siti di monitoraggio del manto nevoso per ottenere dati utili alle previsioni sulla disponibilità d’acqua per l’anno successivo. Ora però è chiaro che tali dati non forniscono un quadro completo, secondo i ricercatori.
“In gran parte dell’Ovest, soprattutto nell’Ovest interno dove si basa questo studio, i nostri modelli stanno perdendo affidabilità,” ha detto Brooks.
Conclusione
Il crescente disallineamento tra nevicate, volumi di manto nevoso e deflusso fluviale è dovuto alla variabilità di questi vasti serbatoi sotterranei finora non quantificati. Un esempio lampante è stato l’anno idrologico 2022, durante il quale i manti nevosi in molti stati dell’Ovest erano nella media o appena al di sotto.
Tuttavia, quell’anno ha registrato livelli record di esaurimento delle riserve sotterranee, con conseguente deflusso primaverile molto al di sotto della media.
