Sismología para mejorar la gestión del agua subterránea

Sismología para mejorar la gestión del agua subterránea

Una aplicación piloto une la sismología y la hidrología como una forma rentable de monitorizar y mapear las fluctuaciones del agua subterránea y realizar una gestión más sostenible del recurso


A medida que el cambio climático aumenta el número de fenómenos meteorológicos extremos, como las megasequías, la gestión de las aguas subterráneas es clave para mantener el suministro del preciado recurso. Pero las herramientas actuales de monitorización de aguas subterráneas son costosas o insuficientes para acuíferos más profundos, lo que limita la capacidad para monitorizar y practicar una gestión sostenible en áreas pobladas.

Un artículo publicado en Nature Communications une la sismología y la hidrología con una aplicación piloto que utiliza sismómetros como una forma rentable de verificar y mapear las fluctuaciones del agua subterránea.

«Nuestras mediciones son independientes y complementarias de las observaciones tradicionales», explica Shujuan Mao, autora principal del artículo. La doctorada por el MIT y actualmente en el departamento de Geofísica de la Universidad de Stanford, señala que la aplicación «proporciona una nueva forma de dictar la gestión de las aguas subterráneas y evaluar el impacto de la actividad humana en la configuración de los sistemas hidrológicos subterráneos».

Si bien actualmente se utilizan diversos métodos diferentes para medir el agua subterránea, todos tienen inconvenientes notables. Los cabezales hidráulicos, que perforan el suelo y los acuíferos, son costosos y solo pueden brindar información limitada en el lugar específico en el que se colocan. Las técnicas no invasivas basadas en sensores aéreos o satelitales carecen de la sensibilidad y resolución necesarias para observar profundidades más profundas.

Mao propone utilizar sismómetros, instrumentos que se utilizan para medir las vibraciones del suelo como las ondas producidas por los terremotos. Para la monitorización de acuíferos, Mao y su equipo asocian la velocidad sísmica con la propiedad hidráulica, o el contenido de agua, en las rocas.

Medición de un sismógrafo. | Foto: Belish

Las mediciones de velocidad sísmica utilizan campos sísmicos ambientales, o ruido de fondo , registrados por sismómetros. Para extraer información útil de los registros de ruido, Mao y su equipo utilizaron una técnica llamada interferometría sísmica, que analiza la interferencia de las ondas para calcular la velocidad sísmica del medio por el que pasan las ondas. Para su aplicación piloto, Mao y su equipo aplicaron este análisis a cuencas en la región metropolitana de Los Ángeles, un área que sufre sequías cada vez peores y una población en crecimiento.

Al hacer esto, Mao y su equipo pudieron ver cómo los acuíferos cambiaban físicamente con el tiempo en alta resolución. Sus mediciones de velocidad sísmica verificaron las medidas tomadas por los cabezales hidráulicos durante los últimos 20 años, y las imágenes coincidieron muy bien con los datos satelitales. También pudieron ver diferencias en cómo cambiaban las áreas de almacenamiento entre los condados del área que usaban diferentes prácticas de bombeo de agua, lo cual es importante para desarrollar un protocolo de gestión del agua.

La nueva aplicación ayudará a «evitar el alto costo de perforar y mantener pozos de monitoreo de aguas subterráneas», explica la investigadora, y caracterizar cambios en el almacenamiento de agua subterránea para que «podamos promover la formulación de políticas basadas en datos para ayudarlos a prosperar bajo un estrés hídrico cada vez mayor»



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