¿Cómo prevenir inundaciones a través del agua que circula bajo tierra? El agua dulce que consumimos y el riesgo de desastres ambientales dependen, en gran medida, de lo que ocurre bajo nuestros pies.
Un innovador proyecto europeo, liderado desde España por el CSIC, utiliza tecnología 3D e Inteligencia Artificial para predecir el comportamiento de las aguas subterráneas frente al cambio climático y los vertidos tóxicos.
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¿Cómo prevenir inundaciones a través del agua que circula bajo tierra?
En el actual contexto de emergencia climática, los fenómenos extremos como las tormentas intensas y las sequías prolongadas son cada vez más frecuentes. Sin embargo, el impacto de estos eventos no se limita a la superficie terrestre.
Los acuíferos subterráneos, de los que dependen millones de personas para su abastecimiento de agua potable, sufren alteraciones drásticas que hasta ahora eran difíciles de anticipar.
Para arrojar luz sobre este desafío, el proyecto europeo Karst, coordinado por el investigador Marco Dentz del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC), trabaja en la modelización y caracterización de los sistemas de cuevas subterráneas a nivel global.
Su objetivo es claro: entender cómo fluye el agua bajo tierra para predecir inundaciones y frenar la propagación de contaminantes.
El desafío invisible: los acuíferos kársticos frente al clima extremo
Los sistemas kársticos son extensas redes de cuevas formadas por la disolución de rocas como calizas, yesos o dolomitas. De hecho, se estima que ocupan alrededor del 10% de la superficie terrestre, jugando un papel crucial en la hidrología mundial.
Por un lado, debido a la naturaleza porosa y agrietada de estas rocas, el agua no se almacena de forma estable, sino que fluye a gran velocidad. En consecuencia, estos sistemas son extremadamente vulnerables: se vacían por completo durante las sequías y se saturan rápidamente ante lluvias torrenciales, provocando inundaciones repentinas.
Hasta la fecha, la ciencia aplicaba modelos clásicos de física de fluidos para intentar predecir estos flujos. No obstante, estos modelos asumían que las cuevas eran conductos lisos y simétricos, ignorando la rugosidad, las fracturas y los remolinos reales que se generan en su interior.
Tecnología punta bajo tierra: del láser 3D a la Inteligencia Artificial
Para resolver esta falta de precisión, el equipo del CSIC ha decidido combinar la exploración tradicional con tecnología de vanguardia. Las principales innovaciones del proyecto incluyen:
- Escaneo LIDAR: Los investigadores han cartografiado 16 cuevas europeas utilizando tecnología láser para obtener modelos digitales en 3D de altísima resolución.
- Réplicas impresas en 3D: A partir de los escaneos, han fabricado modelos físicos de hasta dos metros de longitud. Gracias a esto, pueden realizar experimentos controlados en el laboratorio y observar cómo circula el agua realmente.
- Inteligencia Artificial (Deep Learning): Para aquellas zonas de las cuevas que son inaccesibles para el ser humano, el proyecto utiliza algoritmos avanzados para reconstruir y predecir la estructura de la red subterránea.
Hidrogeología forense: rastreando la huella tóxica
Además de prevenir desastres naturales, entender el flujo subterráneo es vital para la salud pública. La alta velocidad del agua en los sistemas kársticos provoca que, si se produce un vertido tóxico (ya sea industrial o agrícola), la contaminación pueda alcanzar los pozos de agua potable en cuestión de horas.
En este sentido, el proyecto Karst está desarrollando herramientas de hidrogeología forense. Esta disciplina permite utilizar modelos matemáticos para reconstruir el origen, la trayectoria y el impacto de un contaminante. Evitar tragedias históricas es el fin último de estas herramientas.
Ejemplos devastadores como el de Walkerton (Canadá) en el año 2000 —donde la bacteria E. coli contaminó el agua potable causando siete muertes— o el famoso caso de Hinkley (California) —donde el cromo hexavalente causó estragos en la salud de la población, popularizado por la película Erin Brockovich— demuestran la necesidad urgente de no subestimar la velocidad a la que viaja la contaminación subterránea.
La mayor base de datos mundial de redes de cuevas
Finalmente, uno de los hitos más destacados de la investigación en sus tres primeros años ha sido la creación de la base de datos de sistemas kársticos más completa del mundo.
En colaboración con clubes de espeleología, el equipo ha clasificado hasta ahora 172 sistemas de cuevas (15 de ellos en España) según su morfología: ramificadas, laberínticas, anastomóticas y en forma de esponja.
En conclusión, el proyecto Karst, respaldado por una prestigiosa Synergy Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC), demuestra cómo la ciencia fundamental y la tecnología pueden unirse para proteger nuestros recursos hídricos más vitales.
Con tres años más por delante, el CSIC sigue liderando el camino para asegurar que el agua que corre bajo nuestros pies deje de ser un misterio peligroso.
Fuentes
- Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
- Marco Dentz, investigador del Instituto de Diagnóstico Ambiental
y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC).
