​Mapping and assessing evapotranspiration using MODIS-based SEBAL for groundwater potential in the Sita–Swarna river basins, coastal Karnataka, India

L'acqua è il sangue vitale della terra, ma è anche un fantasma che svanisce nell'aria ogni giorno. Nelle regioni tropicali e umide delle coste dell'India, dove le piogge monsoniche sono intense e le foreste sono fitte, questa perdita invisibile viene chiamata evapotraspirazione. È il processo combinato di evaporazione dell'acqua dal suolo e traspirazione dalle piante, uno scambio massiccio quotidiano che restituisce l'acqua dalla terra al cielo. Comprendere esattamente quanta acqua viene persa, e dove, è fondamentale per gestire le riserve nascoste di acque sotterranee di cui le comunità si affidano quando le piogge cessano. Se ingegneri e pianificatori non possono vedere dove va l'acqua, non possono pianificare efficacemente per i mesi secchi o proteggere gli acquiferi dall'uso eccessivo. La sfida è sempre stata il fatto che questo processo è difficile da misurare attraverso un intero paesaggio; gli strumenti tradizionali possono solo effettuare una lettura in un singolo punto, lasciando vaste aree di campagna avvolte nel mistero.

Un team di ricercatori si è messo in viaggio per risolvere questo enigma in due bacini fluviali nel distretto di Udupi, nel Karnataka, in India: i fiumi Sita e Swarna. Questi bacini sono un taglio drammatico dei Ghati occidentali, che si estendono dalle alte creste montuose boscose fino alle pianure costiere piatte e antropizzate, dove i fiumi incontrano il mare. Il team ha utilizzato un metodo sofisticato che trasforma le immagini satellitari in una mappa della perdita d'acqua. Osservando il calore irradiato dalla superficie terrestre e la verdura della vegetazione, hanno calcolato il bilancio energetico del terreno. Ciò ha permesso loro di stimare quanta acqua veniva estratta dal suolo e rilasciata nell'atmosfera in tutta la regione, giorno per giorno, nel corso di due anni. Non hanno solo tirato a indovinare; hanno incrociato i calcoli satellitari con i dati delle stazioni meteorologiche e hanno confrontato i risultati tra le diverse stagioni, dal monsone umido all'inverno secco.

I risultati hanno dipinto un quadro chiaro, seppur sorprendente, di come l'acqua si muove in questo paesaggio. I ricercatori hanno scoperto che la quantità di acqua persa nell'aria variava significativamente a seconda del tipo di terreno e del periodo dell'anno. Nel bacino del Sita, la perdita d'acqua giornaliera variava da circa 5,6 a quasi 20 millimetri, mentre nel bacino dello Swarna era più modesta, oscillando tra circa 4 e 6 millimetri. I tassi più elevati di perdita d'acqua non si trovavano dove ci si aspetterebbe che le condizioni fossero più secche, bensì sopra le fitte foreste sempreverdi sulle creste montuose e sopra le acque aperte degli estuari dei fiumi. Queste aree, ricche di umidità e vegetazione, "esalavano" costantemente acqua nell'atmosfera. Al contrario, i tassi più bassi di perdita d'acqua sono stati riscontrati nelle aree edificate della pianura costiera, dove il cemento e gli edifici coprono il suolo.

Questa scoperta ha ribaltato un'assunzione comune utilizzata nella pianificazione delle acque sotterranee. Per molto tempo, molti esperti hanno creduto che le aree con un'alta perdita d'acqua fossero scarse candidate per la ricarica delle acque sotterranee, poiché sembravano "consumare" l'acqua. Lo studio ha dimostrato che questa logica era capovolta per questa regione. L'alta perdita d'acqua nelle foreste era in realtà un segno di salute; significava che c'era molta acqua disponibile per essere persa. Queste terre alte boscose, con le loro radici profonde e il suolo permeabile, sono i veri motori della ricarica degli acquiferi, assorbendo le pesanti piogge monsoniche e alimentando gli acquiferi sottostanti. Al contrario, le aree con la minore perdita d'acqua — le città e i centri abitati — erano le meno propense a ricaricare le acque sotterranee. Poiché il terreno lì è sigillato da asfalto e costruzioni, la pioggia non può penetrare affatto. La bassa perdita d'acqua in quelle zone non era un segno di un surplus idrico, ma un segno che l'acqua veniva bloccata prima di poter entrare nella terra.

Lo studio ha anche rivelato come cambiano le storie con le stagioni. Durante l'inverno, quando l'aria è più fresca ma il suolo trattiene ancora l'umidità delle piogge precedenti, le foreste e i corpi idrici continuavano a perdere acqua ad alti tassi. Tuttavia, con l'avvicinarsi dell'estate secca, quando il suolo si asciugava, la perdita d'acqua diminuiva drasticamente nei campi agricoli e negli insediamenti, nonostante l'aria diventasse più calda e "assetata". Questo divario tra ciò che l'aria desiderava (alta domanda) e ciò che il suolo poteva offrire (bassa offerta) è esattamente il momento in cui la pressione sui pozzi delle acque sotterranee diventa più intensa. I ricercatori hanno scoperto che la differenza tra la domanda atmosferica e l'effettiva perdita d'acqua si ampliava con il progredire della stagione secca, segnalando i momenti precisi in cui le comunità sono più soggette a pompare eccessivamente gli acquiferi.

Uno degli aspetti più sorprendenti della ricerca è stata la scoperta di un artefatto computazionale vicino alla foce del fiume. I modelli mostravano un picco estremamente alto di perdita d'acqua nell'estuario, dove il fiume incontra l'oceano. Sebbene ciò fosse dovuto in parte alla fisica unica dell'acqua aperta e del mescolamento con l'aria secca, i ricercatori hanno determinato che i numeri erano probabilmente esagerati dal modo in cui i dati satellitari venivano elaborati. Hanno trattato questo valore estremo non come una misurazione precisa, ma come un limite superiore, un modo per identificare dove la domanda di acqua è più concentrata. Questa distinzione è cruciale; mostra che, sebbene il metodo satellitare sia potente, deve essere interpretato con cautela, specialmente in ambienti costieri complessi dove terra, acqua e aria interagiscono in modi intricati.

In definitiva, il lavoro fornisce uno strumento spazialmente dettagliato per i gestori delle risorse idriche. Mappando dove l'acqua viene effettivamente persa, i ricercatori hanno identificato le zone specifiche dove la domanda durante la stagione secca è più alta. Queste informazioni permettono agli ingegneri di posizionare le strutture di ricarica, come dighe di sbarramento e bacini di percolazione, nei posti giusti per catturare il deflusso prima che vada perduto. Evidenzia inoltre dove sono necessarie restrizioni sul pompaggio dell'acqua per evitare che l'acqua salata dell'oceano penetri nelle acque sotterranee dolci. Lo studio conclude che, sebbene l'evapotraspirazione sia un tassello vitale del puzzle idrico, non può essere usata da sola per giudicare il potenziale di un'area nel trattenere le acque sotterranee. Al contrario, deve essere vista insieme all'uso del suolo, al tipo di terreno e alla geologia. In questi bacini costieri, le foreste sono le guardiane dell'acqua e le città sono le barriere; comprendere questa dinamica è la chiave per mantenere stabile la falda acquifera in un clima che cambia.