El agua en las regiones de alta montaña tiene muchas caras. Congelado en el suelo es como una base de cemento que mantiene estables las pendientes. El hielo y la nieve de los glaciares abastecen a los ríos y, por lo tanto, a las estribaciones de agua para beber y para la agricultura durante la temporada de deshielo. Lluvias intensas con inundaciones repentinas y deslizamientos de tierra, por otra parte, representan un riesgo potencialmente mortal para las personas de los valles. Por tanto, el subsuelo, con su capacidad para almacenar agua, juega un papel existencial en las regiones montañosas.

Pero, ¿cómo podemos determinar qué tan vacío o lleno está el depósito de suelo en áreas de difícil acceso? Investigadores del Centro Alemán de Investigación de Geociencias (GFZ), junto con colegas de Nepal, ahora han demostrado un método elegante para rastrear la dinámica del agua subterránea en altas montañas:utilizan ondas sísmicas, como los generados por las vibraciones del suelo, que graban con instrumentos de alta sensibilidad. Similar al ultrasonido médico, explotan el hecho de que las ondas se propagan de manera diferente en diferentes condiciones del subsuelo. Los investigadores dirigidos por Luc Illien, Christoph Sens-Schönfelder y Christoff Andermann de GFZ informan sobre esto en la revista Avances de AGU .

Ondas sísmicas conocidas de terremotos. Después de una ruptura en el subsuelo, se propagan rápidamente y desencadenan fuerzas destructivas. Sin embargo, también hay olas mucho más pequeñas causadas, por ejemplo, por camiones, tranvías o, en las montañas, por la caída de rocas. En realidad, el suelo vibra todo el tiempo. En geociencia, esto se conoce como "ruido sísmico". Lo que debe extraerse laboriosamente de los datos medidos de los sismómetros en la detección de terremotos resulta ser una valiosa fuente de información cuando se mira hacia el subsuelo. Esto se debe a que las ondas sísmicas se propagan de manera diferente en la zona saturada de agua que en la zona insaturada, también llamada zona vadosa.

Luc Illien, un doctorado estudiante en GFZ, y sus colegas utilizaron dos estaciones sísmicas nepalesas en 1, 200 y 2, 300 metros sobre el nivel del mar. Luc Illien dice:"Los Himalayas nepaleses proporcionan recursos hídricos vitales a una gran parte de la población del sur de Asia. La mayor parte de esta agua se drena a través de depósitos de agua subterránea de montaña que podemos delinear mal". El área de estudio comprendía el área de captación de un pequeño afluente del Bothe Koshi, un río fronterizo entre China y Nepal. Utilizando varias estaciones meteorológicas y medidores de nivel, el equipo recopiló datos, a veces cada minuto, durante tres temporadas de monzones. De esto, establecieron un modelo de agua subterránea que pudieron comparar con los registros sísmicos. El resultado:la escorrentía hacia Bothe Koshi se alimenta principalmente del acuífero profundo. En la estación seca poca agua fluye por el valle. En el monzón los niveles suben, pero se pueden identificar dos fases distintas. Primero, llueve sin aumentar el caudal, pero más tarde se hace evidente una clara correlación entre las precipitaciones y el nivel del río. Christoff Andermann, coautor del estudio, explica, "La primera lluvia inicialmente repone los depósitos en el suelo cerca de la superficie. Una vez que el suelo está saturado de agua, el depósito de agua subterránea profunda, que está directamente vinculado a los ríos, llena. Un aumento en el agua subterránea se refleja inmediatamente en el aumento del nivel del agua de los ríos ".

La comparación con los datos de los sismómetros mostró que la saturación de la zona vadosa se puede deducir bien del ruido sísmico. "Solo fusionando las observaciones hidrológicas con las mediciones sísmicas podríamos analizar la función de la zona vadosa como vínculo entre la precipitación y el depósito de agua subterránea, "dice Christoph Sens-Schönfelder. Primer autor Luc Illien:" Comprender cómo se llena y drena el depósito es crucial para evaluar su sostenibilidad. De esto, no solo podemos hacer predicciones para la segunda vuelta, pero también advierten sobre un mayor riesgo de deslizamientos de tierra e inundaciones repentinas ".

Por ejemplo, si el suelo ya está saturado de agua, las lluvias se escurrirán más superficialmente y pueden arrastrar pendientes. El cambio climático está agravando la situación al contribuir a cambios en los patrones climáticos a gran escala y desestabilizar el medio ambiente montañoso. Niels Hovius, director científico de GFZ, quien contribuyó al estudio, dice:"Nuestro trabajo en Nepal y sus resultados muestran lo importante que es monitorear numerosos factores que influyen. Estos incluyen el almacenamiento de agua subterránea, cambios en el uso de la tierra, regímenes de cobertura terrestre y precipitación. Capturar y anticipar tales cambios nos ayudará a predecir mejor el futuro de los recursos de agua dulce y los paisajes montañosos. especialmente a medida que los glaciares continúan derritiéndose ".