Justo antes de una tormenta Cody Ross podría salir corriendo a un sitio de investigación agrícola como parte de su trabajo de posgrado. Necesitará poner un poco de tinte en un pozo de inyección. ¿El punto? Evaluar el camino que sigue el agua desde el campo durante y después de la tormenta.

Ross, miembro del Programa de Investigación de Sistemas de Cuencas Hidrográficas de la Universidad de Manitoba, mide el flujo de agua en una parte del suelo llamada zona vadosa. Aunque el nombre puede hacerte recordar episodios de miedo de "La dimensión desconocida, "La zona vadosa es simplemente el nivel saturado de suelo justo debajo de la superficie. Puede tener desde unos pocos centímetros hasta más de un metro de profundidad. Y la zona vadosa es donde suceden cosas importantes en el suelo.

La zona vadosa es compleja. Dentro de ella, las partículas de arena son enormes en comparación con las partículas de arcilla, afectando el flujo de agua. Es por eso que puede ver el agua filtrarse a través de la arena rápidamente en una playa. Los suelos sanos también tienen una buena cantidad de materia orgánica procedente de plantas o insectos en descomposición. Finalmente, existen pequeños poros, lleno de aire o agua almacenada. Las raíces de las plantas crecen en el suelo para recolectar agua y nutrientes. Microbios microscópicos viven ahí abajo así como animales más grandes como lombrices de tierra y nematodos.

El trabajo de Ross es importante porque cómo se mueve el agua, mediante, y alrededor de todas esas partículas de suelo, materia orgánica, poros microbios, y las raíces importan. Es algo que a los productores les gustaría saber, especialmente en lugares donde las precipitaciones son poco frecuentes. El área de las praderas canadienses del sureste, donde Ross está investigando, tiene un ambiente estacionalmente seco.

"Estudiar el movimiento del agua nos ayuda a comprender mejor la disponibilidad de agua en tiempos de escasez (sequía) y abundancia (inundaciones), ", dice Ross." También nos ayuda a comprender cómo nuestras acciones afectan la disponibilidad y calidad de los recursos hídricos ". Sucesivamente, podría afectar las decisiones de política.

El trabajo previo sobre el movimiento del agua en la zona de vadose se ha realizado en áreas montañosas en los Estados Unidos, o en la pradera canadiense occidental. Al igual que no puedes esperar que un episodio de Twilight Zone sea igual a otro, no se puede esperar que un suelo en una región actúe como uno en otra. Incluso puede haber diferencias en el mismo campo agrícola, dependiendo de la cantidad de materia orgánica, composición de las partículas del suelo, y otras características. Los suelos de las praderas canadienses del sudeste, en comparación con el oeste, tienen más materia orgánica en ellos. Ese aumento de materia orgánica ayuda a que los suelos retengan la humedad en verano y otoño. Afecta el potencial de drenaje. La materia orgánica también influye en el tiempo que el suelo permanece congelado en invierno y primavera.

Las diferencias en la topografía del terreno son significativas, también. Imagínese bajar en trineo por la ladera de una colina en Vermont ... y ahora imagínese tratando de deslizarse en trineo en las áreas planas de las praderas del sureste de Canadá. La gravedad no te ayudará mucho allí. Lo mismo ocurre con el agua.

El movimiento del agua en el suelo también se ve afectado por sus propiedades químicas. Las partículas de arcilla del suelo en realidad tienen una carga negativa. Esto significa que los suelos con un mayor contenido de arcilla pueden retener el agua mejor que los suelos arenosos. La materia orgánica puede absorber y liberar agua, también.

Ross usó fórmulas matemáticas de otros investigadores, y desarrolló algunas propias, para predecir cómo se movía el agua durante las tormentas de lluvia y las épocas de deshielo. El tinte que inyectó en los pozos lo ayudó a determinar si el agua que recolectaba de las vías fluviales era "nueva" del evento de lluvia. o "viejo" del almacenamiento anterior.

"La investigación centrada en la edad del agua tiene importancia en muchas aplicaciones, ", dice Ross." Queremos saber si el agua que va a un arroyo proviene directamente del campo, o siguió un camino alternativo. ¿Esa ruta alternativa cambia la calidad del agua? ¿Ralentiza la entrega al canal? ”Todas estas preguntas pueden conducir a herramientas predictivas útiles.

"Como en la mayoría de las disciplinas, el uso de las matemáticas tiene una gran utilidad, ", dice Ross." Usamos expresiones matemáticas para ayudarnos a interpretar cómo se mueve el agua en el suelo. La capacidad de usar modelos matemáticos de esta manera es muy poderosa. Suele ser menos costoso que las observaciones físicas, especialmente en circunstancias en las que la investigación se centra en regiones grandes o inaccesibles ".

La investigación de Ross encontró que, a diferencia de otras áreas, Había una cantidad significativa de agua vieja que se trasladaba a los arroyos. "Investigaciones anteriores realizadas en las praderas han señalado que el agua nueva es más dominante, ", dice Ross." Este no fue el caso en nuestro estudio ".

Aunque no puede controlar si tendrá una sequía o una inundación, es importante estudiar el movimiento del agua en el suelo. "Tener una mejor comprensión de cómo se mueve el agua a través del paisaje proporciona información para las decisiones de gestión del agua, ", dice Ross." Comprender las contribuciones relativas de las fuentes de agua antiguas y nuevas puede influir en las decisiones de gestión relacionadas con las inundaciones y la calidad del agua ".

La investigación futura para aprovechar el trabajo de Ross podría centrarse en ubicaciones alternativas, para ver qué tan comunes son los hallazgos de Ross. "Serían beneficiosos los estudios centrados en cómo el uso de la tierra y el cambio climático están afectando el movimiento del agua en el suelo en el área de las praderas del sureste de Canadá, "Ross agrega.