En años recientes, Los incendios forestales en el oeste de los Estados Unidos se han producido con una frecuencia y una escala cada vez mayores. Los escenarios de cambio climático en California predicen períodos prolongados de sequía con posibilidades de condiciones aún más favorables a los incendios forestales. Las montañas de Sierra Nevada proporcionan hasta el 70% de los recursos hídricos del estado, sin embargo, se sabe poco sobre cómo los incendios forestales afectarán los recursos hídricos en el futuro.

Un nuevo estudio realizado por científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) utiliza un modelo numérico de una importante cuenca hidrográfica en California para arrojar luz sobre cómo los incendios forestales pueden afectar los procesos hidrológicos a gran escala. como el flujo de una corriente, niveles de agua subterránea, y manto de nieve y deshielo. El equipo descubrió que las condiciones posteriores a los incendios forestales dieron como resultado una mayor capa de nieve en invierno y, posteriormente, una mayor escorrentía de verano, así como un mayor almacenamiento de agua subterránea.

El estudio, "Dinámica de las cuencas hidrográficas después de los incendios forestales:retroalimentaciones no lineales e implicaciones en las respuestas hidrológicas, "fue publicado recientemente en la revista, Procesos hidrológicos .

"Queríamos entender cómo los cambios en la superficie terrestre pueden propagarse a otras ubicaciones de la cuenca, "dijo el autor principal del estudio, Fadji Maina, becario postdoctoral en el Área de Ciencias Ambientales y de la Tierra de Berkeley Lab. "Estudios anteriores han analizado procesos individuales. Nuestro modelo lo une y analiza el sistema de manera integral".

Los investigadores modelaron la cuenca del río Cosumnes, que se extiende desde la Sierra Nevadas, comenzando justo al suroeste del lago Tahoe, hasta el Valle Central, terminando justo al norte del delta de Sacramento. "Es bastante representativo de muchas cuencas hidrográficas del estado, "dijo la investigadora de Berkeley Lab, Erica Woodburn, coautor del estudio. "Anteriormente habíamos construido este modelo para comprender cómo las cuencas hidrográficas del estado podrían responder a los extremos del cambio climático. En este estudio, utilizamos el modelo para explorar numéricamente cómo los cambios en la cobertura de la tierra después de un incendio forestal influyeron en la partición del agua en el paisaje en una variedad de resoluciones espaciales y temporales ".

Utilizando computación de alto rendimiento para simular la dinámica de las cuencas hidrográficas durante un período de un año, y asumiendo un 20% de área quemada en base a sucesos históricos, el estudio les permitió identificar las regiones de la cuenca que eran más sensibles a las condiciones de los incendios forestales, así como los procesos hidrológicos más afectados.

Algunos de los hallazgos fueron contrarios a la intuición, dijeron los investigadores. Por ejemplo, evapotranspiración, o la pérdida de agua a la atmósfera desde el suelo, sale de, y a través de plantas, normalmente disminuye después de un incendio forestal. Sin embargo, algunas regiones en el modelo de Berkeley Lab experimentaron un aumento debido a cambios en los patrones de escorrentía de agua superficial en y cerca de las cicatrices de quemaduras.

"Después de un incendio hay menos árboles, lo que conduce a una expectativa de menos evapotranspiración, "Dijo Maina." Pero en algunos lugares, de hecho, vimos un aumento. Es porque el fuego puede cambiar la distribución subterránea del agua subterránea. Por lo tanto, hay impactos no lineales y de propagación de cambiar la cobertura terrestre que conducen a tendencias opuestas a las que cabría esperar de la alteración de la cobertura terrestre ".

El cambio de la cubierta terrestre conduce a un cambio en la dinámica de la capa de nieve. "Eso cambiará cuánto y cuándo la nieve se derrite y alimenta los ríos, ", Dijo Woodburn." Eso a su vez afectará el agua subterránea. Es un efecto en cascada. En el modelo cuantificamos cuánto se mueve en el espacio y el tiempo, que es algo que solo se puede hacer con precisión con el tipo de modelo de alta resolución que hemos construido ".

Ella agregó:"Los cambios en el flujo de los arroyos y los niveles de agua subterránea después de un incendio forestal son métricas especialmente importantes para las partes interesadas en la gestión del agua, que dependen en gran medida de este recurso natural, pero tienen poca forma de comprender cómo podrían verse afectados por los incendios forestales en el futuro. El estudio es realmente ilustrativo de la naturaleza integradora de los procesos hidrológicos en la interfaz Sierra Nevada-Valle Central en el estado ".

Los investigadores de Berkeley Lab también están estudiando cómo los incendios forestales del condado de Sonoma de 2017 han afectado los sistemas de agua de la región. incluida la biogeoquímica de la cuenca del río Ruso. "Desarrollar una comprensión predictiva de la influencia de los incendios forestales tanto en la disponibilidad como en la calidad del agua es de vital importancia para la resiliencia del agua de California, "dijo Susan Hubbard, el Director Asociado del Laboratorio de Ciencias de la Tierra y Ambientales en Berkeley Lab. "La informática de alto rendimiento permite a nuestros científicos explorar numéricamente cómo las cuencas hidrográficas complejas responden a una variedad de escenarios futuros, y los impactos asociados de la pendiente descendente que son importantes para la gestión del agua ".