El papel invisible de las aguas subterráneas en el sostenimiento de los lagos

Casi el 90 por ciento de los lagos de América del Norte se encuentran en Canadá. Por eso constituyen una parte tan importante de nuestro paisaje. Entre sus muchas funciones vitales, los lagos son esenciales para la biodiversidad de nuestro territorio y constituyen oasis indispensables para el descanso y la relajación.

En el contexto actual, en el que el clima está cambiando y los seres humanos ejercen presiones sobre el medio ambiente de diversas maneras, los lagos desempeñan un papel esencial como “centinelas del cambio”. Dado que reaccionan más rápidamente a los cambios ambientales que los entornos que los rodean, los lagos pueden servir como indicadores o incluso como sistemas de alerta temprana.

Los lagos canadienses se ven amenazados por muchos frentes. Las amenazas van desde la eutrofización y la contaminación hasta el bombeo excesivo de los acuíferos que los alimentan, por nombrar solo algunas.

Debido a los efectos potencialmente devastadores de estas presiones, la forma en que los lagos reaccionan a estas tensiones, y en particular el papel que desempeña el agua subterránea en la mediación de estos procesos, se ha convertido cada vez más en tema de investigación multidisciplinaria.

Este artículo es parte de nuestra serie Nuestros lagos: sus secretos y desafíos. Este verano, The Conversation y La Conversation te invitan a darte un fascinante chapuzón en nuestros lagos. Con lupas, microscopios y gafas de buceo, nuestros científicos escudriñan la biodiversidad de nuestros lagos y los procesos que se desarrollan en ellos, y nos cuentan los desafíos a los que se enfrentan. ¡No te pierdas nuestros artículos sobre estos cuerpos de agua increíblemente ricos!

Como profesor y estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Tierra y de la Atmósfera de la Université du Québec à Montréal (UQAM), estamos particularmente interesados ​​en estudiar el papel de las aguas subterráneas en el mantenimiento de los ecosistemas acuáticos, especialmente lagos y humedales. Para ello, nuestra investigación se basa en datos de sitios de monitoreo experimental a largo plazo y en el desarrollo de modelos que describen cómo funcionan estos entornos en las condiciones climáticas actuales y futuras.

Balance hídrico en lagos

Además de los componentes más obvios del balance hídrico del lago, definidos por las entradas (es decir, la precipitación, los flujos de los afluentes y la escorrentía) y las salidas (en particular la evaporación y las salidas en la salida), las aguas subterráneas pueden desempeñar un papel importante al proporcionar un suministro relativamente estable de agua a los lagos.

La mayoría de los lagos están estrechamente vinculados a los llamados acuíferos, es decir, formaciones geológicas por las que circulan las aguas subterráneas. Dependiendo de las propiedades hidrogeológicas de los acuíferos y del contexto climático en el que se encuentran, las conexiones entre lagos y aguas subterráneas pueden variar en el tiempo y en el espacio.

Por ello, resulta especialmente importante estudiar los acuíferos que rodean los lagos para poder cuantificar sus intercambios. Como los investigadores no tienen necesariamente acceso a estas redes subterráneas, han desarrollado numerosas técnicas para hacerlo.

¿Cómo se mide el agua subterránea en los lagos?

A primera vista, puede parecer imposible medir la contribución de las aguas subterráneas a un lago. ¿Cómo se puede diferenciar entre el agua procedente de lluvias recientes y el agua que ha estado en un acuífero? Las técnicas para estimar los flujos de agua subterránea intercambiados entre lagos y acuíferos son globales, directas o indirectas.

Un enfoque global relativamente fácil de implementar para cuantificar la contribución de las aguas subterráneas a un lago consiste, por ejemplo, en estimar todos los demás términos del balance hídrico. Sin embargo, este método puede dar lugar a imprecisiones bastante significativas, es decir, la incertidumbre en todos los términos del balance hídrico se propaga a la incertidumbre de la estimación del caudal de las aguas subterráneas.

Las mediciones directas se pueden realizar mediante los llamados medidores de infiltración, que consisten en depósitos colocados sobre los sedimentos del fondo de un lago que se van llenando gradualmente de agua subterránea (o se vacían en el caso de lagos que pierden agua hacia el acuífero circundante). Los volúmenes de agua subterránea se miden y se escalan para estimar la contribución del acuífero al lago en su conjunto. Dependiendo del contexto geológico y climático, las mediciones directas han demostrado que el agua subterránea puede realizar una contribución significativa al balance hídrico de ciertos lagos.

El uso de trazadores indirectos se basa en las propiedades fisicoquímicas del agua. Por ejemplo, cuando el agua subterránea fluye a través de un acuífero, puede contaminarse con radón, un gas noble producido por la degradación del uranio presente de forma natural en la roca. La presencia de radón se utiliza a menudo para estimar la contribución del agua subterránea a los lagos.

De manera similar, cuando el agua subterránea circula en un acuífero, tiene una temperatura relativamente constante cercana a la temperatura media del aire. Por lo tanto, el agua en las zonas donde el acuífero alimenta el lago puede ser más fría en verano o más cálida en invierno que el agua en otras partes del lago.

Los medidores de infiltración y las estimaciones indirectas de los caudales de agua subterránea que llegan al lago se basan en mediciones puntuales que no son necesariamente representativas de los intercambios en el lago en su conjunto. Por este motivo, a menudo se aplican varias técnicas de forma conjunta para limitar mejor las mediciones.

Cambio climático e hidrología de los lagos

Gracias a la potencia de los ordenadores, cada vez se utilizan más los modelos numéricos para complementar las mediciones realizadas sobre el terreno. Las simulaciones realizadas con estos modelos permiten predecir las interacciones entre las aguas subterráneas y las aguas de los lagos en las condiciones climáticas futuras.

Investigaciones recientes realizadas en el sur de Quebec han demostrado que los cambios futuros de temperatura y precipitaciones introducirán una incertidumbre significativa en la recarga de las aguas subterráneas. Como resultado, los lagos que dependen de dicha recarga podrían ver descender sus niveles de agua, un problema que podría verse exacerbado por otras presiones, como el aumento de la evaporación (debido al aumento de las temperaturas) y el bombeo de agua potable para satisfacer las crecientes necesidades de la población.

Se han presentado diversas propuestas para ayudar a Canadá a hacer frente al impacto generalizado del cambio climático sobre los recursos hídricos. Las decisiones políticas deben basarse en investigaciones, y la reciente caracterización de los recursos de aguas subterráneas en Quebec es un primer paso importante en la dirección correcta.

Los recientes avances en la comprensión de cómo responden los sistemas de aguas subterráneas al cambio climático, una de las áreas de interés de nuestro grupo de investigación en la Universidad de Quebec en Montreal, ayudarán a orientar mejor las estrategias de gestión integrada para la protección de los recursos hídricos de Canadá.