Aumentos en los niveles y volúmenes de las aguas subterráneas después de que se hayan observado grandes terremotos en todo el mundo, pero los detalles de este proceso no han quedado claros debido a la falta de datos sobre el agua subterránea directamente antes y después de que ocurra un terremoto. Afortunadamente, Los investigadores de las universidades de Kumamoto y Kwansei Gakuin (Japón) y UC Berkley (EE. UU.) se dieron cuenta de que tenían una oportunidad de investigación única para analizar los cambios en el nivel del agua subterránea alrededor de la ciudad de Kumamoto después de que grandes terremotos azotaran el área en 2016.

Cambios en el ambiente hidrológico después de un terremoto, como estanques o pozos que se secan, la aparición repentina de agua corriente, o se ha registrado un aumento en el nivel del agua desde la época romana. Se han propuesto varias teorías para la causa de tales cambios, tales como fluctuaciones en la presión del agua de los poros (la presión del agua subterránea retenida en los poros o huecos de las rocas y el suelo), aumento de la permeabilidad al agua, y movimiento del agua a través de nuevas grietas.

Para identificar la causa real, los datos deben obtenerse de los sitios de observación en los pozos, fuentes de agua, y ríos. Sin embargo, especialmente en el caso de terremotos en el interior, Por lo general, es raro que estos sitios estén dispuestos espacio-temporales en un área donde ha ocurrido un gran terremoto. Adicionalmente, es aún más raro tener suficientes datos para comparar antes y después del desastre. Estas dificultades han sido un obstáculo para obtener una imagen clara de cómo cambian los entornos hidrológicos después de los terremotos.

Ciudad de Kumamoto, en la isla de Kyushu, en el sur de Japón, es famoso por su agua. Casi el 100% del agua potable de la ciudad proviene del agua subterránea en el área, por lo que hay muchos pozos de observación en el área que registran continuamente el nivel del agua y los datos de calidad. Temprano en la mañana (hora de Japón) del 16 de abril, 2016, un terremoto de magnitud 7,0 golpeó la ciudad, lo que resultó en una gran cantidad de datos de agua subterránea antes y después del terremoto. Los investigadores de la Universidad de Kumamoto reconocieron esta oportunidad única de evaluar cómo los terremotos pueden cambiar los entornos hidrológicos con más detalle que nunca. por lo que establecieron una colaboración internacional para estudiar el evento.

Un aumento anormal en el nivel del agua subterránea ocurrió después del choque principal y fue particularmente notable en el área de recarga del sistema de flujo de agua subterránea. Los niveles de agua alcanzaron su punto máximo dentro de un año después del choque principal en alrededor de 10 metros y, aunque se ha calmado a partir de entonces, los niveles de agua seguían siendo altos más de tres años después. Se pensaba que esto se debía a una entrada de agua de un lugar que no formaba parte del ciclo hidrológico anterior al terremoto. por lo que los investigadores intentaron determinar las fuentes utilizando proporciones de isótopos estables de agua.

Las proporciones de isótopos estables del agua en la superficie de la Tierra cambian ligeramente con varios procesos (evaporación, condensación, etc.) para que se conviertan en valores de marcador únicos según la ubicación. Estos marcadores permiten determinar los procesos que afectaron a una muestra de agua así como su origen.

Una comparación de los conjuntos de relaciones de isótopos estables antes y después reveló que, antes del terremoto, El agua subterránea en el área de la ciudad de Kumamoto provino principalmente de acuíferos de montaña de baja elevación, agua del suelo en áreas de recarga, y filtraciones de la zona central del río Shirakawa. Después del terremoto los investigadores creen que las fracturas sísmicas en el lado oeste del monte Aso aumentaron la permeabilidad del agua de montaña, lo que liberó agua subterránea hacia el área de recarga del sistema de flujo y aumentó los niveles de agua. Es más, Los niveles de agua subterránea en el área de salida que habían caído inmediatamente después del choque principal casi se restauraron en solo un año.

"Nuestra investigación es la primera en capturar en detalle los cambios ambientales hidrológicos causados ​​por un gran terremoto, ", dijo el líder del estudio, profesor asociado Takahiro Hosono." El fenómeno que descubrimos puede ocurrir en cualquier lugar de la Tierra en áreas con condiciones climáticas y geológicas similares a Kumamoto. Esperamos que nuestra investigación sea útil tanto para los académicos como para el establecimiento de pautas para el uso regional del agua en un desastre ".