Avanzan en la caracterización hidrológica de suelos que permitirán mejorar las previsiones climáticas

El desarrollo de herramientas para estimar las propiedades hídricas del suelo a gran escala es un reto a nivel internacional en el que la Universidad de Granada (UGR) colabora junto a investigadores de Nueva Zelanda y Francia. Este trabajo está permitiendo avances en nuevas metodologías para determinar el comportamiento hidrológico de la superficie terrestre y una mejor gestión de los recursos hídricos en el planeta.

Mosaico de suelos en Canterbury (Nueva Zelanda).

La organización neozelandesa está dedicada al estudio y cuidado de los ecosistemas, con especial interés en la protección de la biodiversidad, el agua y el suelo. Desde2018, la UGR y Manaaki Whenua-Landcare Research acordaron estrechar vínculos culturales y científicos.

En la actualidad, una limitación importante de los modelos climáticos está en la caracterización hídrica del suelo, porque en él se establecen las condiciones de contorno entre la atmósfera y la superficie terrestre. Es decir, la superficie es la responsable del reparto del agua en el ciclo hidrológico, en cuanto que determina la cantidad de agua que escurre por la superficie, la disponible para las plantas, la que incorpora la atmósfera por evaporación y la que drena hasta formar parte de las aguas subterráneas.

Las propiedades hídricas son las que describen el almacenamiento y transmisión del agua en el sistema poroso de la matriz del suelo. A pesar del amplio conocimiento teórico acumulado sobre la dinámica del agua en el suelo, el saber dentro de esta temática sigue limitado por la dificultad técnica y el elevado coste que supone medir con precisión los parámetros de los que depende el funcionamiento hidráulico del suelo. Esto, a su vez, resulta inviable para grandes extensiones de terreno.

Parámetros hídricos del suelo

La investigación realizada en la UGR hasta el momento ha permitido mejorar algunas de las limitaciones de las técnicas existentes, simplificando procedimientos y costes, a la vez que reduciendo los errores en las estimaciones de las propiedades hídricas del suelo. Uno de los trabajos más novedosos ha permitido generalizar los procedimientos para la determinación directa de los parámetros hídricos para cualquier tipo de curva de retención y conductividad hidráulica, sin necesidad de información adicional sobre la textura del suelo.

Por otro lado, los métodos indirectos para estimar las propiedades hídricas hacen uso de la información básica normalmente disponible, como es la distribución del tamaño de partícula. De hecho, esta información está disponible globalmente a diferente escala, gracias al enorme esfuerzo de la comunidad internacional.

Es común el desarrollo de modelos que permiten la estimación de otras propiedades en base a la información disponible. Estos modelos asumen que las partículas del suelo son esféricas, con densidad constante independientemente de su tamaño, describiendo el sistema poroso del suelo por un conjunto de tubos capilares en el que la porosidad está dispuesta de forma regular para todos los tamaños de partícula.

Sin embargo, en un suelo real, la geometría de los poros varía con el tamaño de las partículas, lo que lleva a una relación compleja entre el radio de las partículas y el radio de los poros. Otro de los avances más significativos mejora los modelos existentes bajo la hipótesis de que la geometría del tamaño del poro y su distribución depende del tamaño de las partículas del suelo, por lo que mediante un modelo físico se puede predecir la curva de retención de agua a partir de la distribución del tamaño de partícula.

La reorganización de las partículas del suelo se estima mediante la introducción de una función de mezcla que modula la distribución del tamaño de las mismas, mientras que la porosidad total está limitada por el contenido de agua saturada.El modelo es válido para todos los tipos de suelo, no solo para aquellos con una fracción marginal de arcilla, como sucede con otros modelos previamente desarrollados.

Los resultados de esta investigación están siendo publicados en algunas de las revistas internacionales de mayor impacto dentro del área y permitirán continuar con avances futuros en la modelización de los procesos que tienen lugar en la superficie terrestre. Además, supondrán importantes beneficios en el aprovechamiento de los recursos agua y suelo globalmente, y mejorarán las previsiones de los modelos climáticos.

Referencias bibliográficas:

Fernández-Gálvez, J., Pollacco, J.A.P., Lassabatere, L., Angulo-Jaramillo, R., Carrick, S. 2019. A general Beerkan Estimation of Soil Transfer parameters method predicting hydraulic parameters of any unimodal water retention and hydraulic conductivity curves: Application to the Kosugi soil hydraulic model without using particle size distribution data. Advances in Water Resources 129:118-130.

https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2019.05.005

Pollacco. J.A.P., Fernández-Gálvez, J., Carrick, S. 2020. Improved prediction of water retention curves for fine texture soils using an intergranular mixing particle size distribution model. Journal of Hydrology 584, Article 124597.

https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.124597