Dinámica de procesos de recarga en acuíferos kársticos a cualquier escala: del conocimiento científico a nuevas metodologías acopladas para la evaluación de recursos hídricos

Funder: MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION

Call: (MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION)

Of National scope.

La relevancia de los acuíferos carbonáticos como elementos clave para la seguridad hídrica de España justifica cualquier impulso encaminado a desarrollar métodos científicos que permitan una evaluación precisa de sus recursos. Sin embargo, en la comunidad científica existe consenso sobre la necesidad de adaptar las estrategias de investigación, protección y gestión de estos acuíferos a distintos niveles y escalas, debido 1) al nivel intrínseco de complejidad derivado de las especificidades del medio kárstico, y 2) al cambio climático y sus consecuencias (disminución de la recarga y, en consecuencia, menor disponibilidad de recursos). La ausencia de metodologías adaptadas a las particularidades del karst añade mayor incertidumbre sobre el modo con el que los acuíferos responderán al cambio climático y la presión antrópica, con lo que ello supone para la disponibilidad futura de recursos hídricos y su gestión sostenible. Por tanto, son necesarias metodologías específicas de evaluación de los recursos hídricos que tengan en cuenta las particularidades propias de estos acuíferos pero, sobre todo, la influencia de las heterogeneidades del suelo y del epikarst, así como los cambios espaciales ligados a la cubierta vegetal y al intercambio de agua con la atmósfera. El objetivo principal de este proyecto de investigación es avanzar en el conocimiento de los procesos que rigen el almacenamiento y movimiento del agua en los acuíferos carbonáticos, con especial énfasis en aquellos que ocurren en la parte superficial de los mismos. Se pretende así lograr una mejor comprensión de la dinámica natural de la recarga, como base científica para el desarrollo de herramientas numéricas adaptadas a las particularidades propias de estos medios, con las que evaluar sus recursos hídricos a cualquier escala (espacial y temporal). Se propone la implementación de un marco metodológico interdisciplinar e innovador, adaptado a la investigación de acuíferos kársticos, consistente en la integración de datos cuantitativos procedentes de: 1) técnicas experimentales in situ (control espacio-temporal -alta resolución- de variables físicoquímicas y de trazadores hidrogeoquímicos ambientales del agua en la atmósfera-superficie-epikarst-acuífero; 2) herramientas satelitales de teledetección; 3) métodos de aprendizaje automático (machine learning); y 4) modelos matemáticos de simulación y predicción. A tal efecto, se propone un plan de trabajo de cuatro etapas. En una primera se integrarán las dinámicas de fraccionamiento isotópico de la molécula del agua con los balances de masas consolidados en los modelos empíricos de recarga, simulando los procesos de evaporación e infiltración. En la etapa posterior se evaluará el grado de acoplamiento de las variables geoespaciales relacionadas con el ciclo del agua y los datos reales de tierra, y se generará información espacial continua a escala del acuífero. Se utilizarán modelos de aprendizaje automático para correlacionar los datos de teledetección con los derivados de los modelos dinámicos de fraccionamiento isotópico. Los trabajos de la tercera fase consistirán en la incorporación progresiva a la rutina de calibración de los modelos numéricos de la información generada en las etapas previas. El último paso consistirá en la evaluación del estrés de la recarga hídrica frente al cambio climático. A los modelos matemáticos previos, convenientemente calibrados, se les acoplará los escenarios previstos por los modelos climáticos.