ANTECEDENTES

Si bien la cantidad de agua disponible para el uso diario es considerada la primera restricción para el desarrollo sustentable, muchas veces la calidad del agua es más importante.  Como fue ilustrado por el caso del Río Grande (4.2.2), existe una tendencia general para la severa degradación de la calidad del agua a causa del incremento total de sólidos disueltos mientras incrementa la distancia de la corriente a través de la cuenca.  La contribución relativa a esta degradación por varias fuentes y procesos es pobremente entendida y difícil de cuantificar.  El ejemplo de la cuenca Murray/Darling (4.2.3) muestra como actividades humanas aparentemente benignas, como despejar la tierra para pastizales, pueden causar fluctuaciones dañinas a largo plazo en la calidad del agua, eso puede poner en riesgo el uso sustentable de tal recurso.  La cuantificación de la fuente de salinidad y los procesos que la incrementan deben ser una prioridad, si es que la calidad adecuada del agua quiera ser sustentada.  Hay tres importantes fuentes de salinidad.  Las fuentes ‘naturales’ incluyen: (i) sales ‘cíclicas’ originarias de los depósitos naturales atmósfericos y del desgastamiento de las rocas (una fuente incontrolable), y (ii) sales provenientes de la ‘sub-superficie,’ por la disolución de substancias que se evaporan, salmueras profundas en la cuenca, y descargas geotermales (la intercepción puede ser posible).  En segundo lugar están las fuentes antropogénicas como las sales de los caminos, los fertilizantes, y la sal del ‘hogar’ que es agregada al agua residual (controlable hasta cierto punto).  La tercera fuente es la concentración evapotranspirativa.  La mayoria de los ríos de las regiones semi-áridas son reducidos a una fracción de su carga original entre más lejos llegan.  La adición de sales río arriba tal vez no tenga consecuencias, pero después de la evapotranspiración se convierte en un gran problema, ya que se concentran por un factor de 10 o más (controlable hasta cierto punto).  Los factores que influencian el incremento de la salinidad están indisolublemente conectados y por eso se necesita de un mejor conocimiento del balance del agua.  Estos son difíciles de cuantificar porque la adición de sal y la concentración evapotranspirativa operan simultáneamente.

Innovaciones Prometodoras

Avances en la espectrometría de masa acelerada, espectrometría de masa convencional, y otros métodos analíticos permiten que una unidad de rastreadores ambientales sean aplicados a las causas fundamentales de la salinación, balance del agua, y otros asuntos relacionados.  La integración de nuevas formas de diseño con datos de percepción remota para tratar el balance del agua y la sal a escala de cuenca.

Aplicaciones:

Un grupo relativamente nuevo de rastreadores ambientales ahora puedan ser aplicados a fuentes cuantificadoras de sales y procesos que incrementan la salinidad del agua subterránea.  Los más importantes de estos son el 36Cl, Br, 3H/3He, cloroflurocarbonos, 14C, B, y As.  Aunque estos han sido aplicados por separado en estudios locales, nosotros los aplicaremos por primera vez a un entendimiento comprensivo de la salinización a escala de cuenca para poder distinguir las varias fuentes de sal y para separar la concentración evapotranspirativa de la adición de sal.  Los datos recaudados a través de la percepción remota serán combinados con nuevas formas de cuantificar la distribución espacial del derrame y la recarga para poder calcular los efectos de los cambios en el balance del agua ocasionados por el hombre o por el clima.  También exploraremos el uso de la microgravedad para monitorear la recarga frontal de las montañas y herramientas para rastrear los pulsos termales impulsados temporalmente en la agua subterránea, para así estimar la infiltración debajo de los arroyos en escalas grandes y pequeñas que no esten significativamente influenciadas por actividades humanas (área de enfoque # 5).

SUB-ÁREAS

2.1- El flujo del agua subterránea y los tiempos de residencia (Bassett, Long, Phillips, Zreda)

2.2 -Orígenes de la salinidad (Aparicio, Bales, Conklin, Phillips, Tecle)

2.3 -Recarga fluvial del frente de la montaña (Duffy, Goodrich, Lal, Long, Nimmo, Williams, Wilson)

2.4 -Procesos difusos de recarga (Hendricks, Phillips, van Genuchten, Warrick)

Sub-área 2.1 El flujo del agua subterránea y los tiempos de residencia
Bassett, Long, Phillips, Zreda

Nuestro objetivo es el desarrollar la herramienta para determinar las áreas de recarga, la dirección del flujo del agua subterránea, y el tiempo de residencia a lo largo de los senderos del flujo a la escala de un manto acuífero regional (ejem., las cuencas del medio Río Grande, Tucson, Phoenix) usando una combinación de rastreadores nuevos y los de rutina.  El par de 3H/3He y concentraciones de derivados atmosféricos de cloroflurocarbonos serán usados para estimar el tiempo de residencia de la recarga del agua subterránea durante el periódo histórico.  El d180 y el d2H en el agua serán usados para determinar la fuente del agua subterránea (ejem., el flujo subterráneo de los ríos vs. la recarga frontal de las montañas), este trabajo estará relacionado con el área de enfoque #1.  Esta fórmula nos permitirá la reconstrucción de los sistemas río-acuífero, que después será usado para calibrar el modelo de flujo regional de agua subterránea (área de enfoque #4).  El modelo puede ser usado para predecir los transeúntes en la calidad del agua y de esta manera abordar eficazmente lo que es quizás el tema más crítico en el manejo de los recursos del agua en cuencas semi-áridas (área de enfoque #5). Las maneras tradicionales de abordar el asunto se enfocan en métodos físicos para estimar el balance del agua, estos fracasan en parte por causa de los pequeños cambios en el agua salina, cuyas estimaciones poseén una gran incertitud que puede afectar profundamente el balance de la sal.

Sub-área 2.2Orígenes de la salinidad
PI: (Aparicio, Bales, Conklin, Phillips, Tecle)

El objetivo es el desarrollar el uso de concentraciones de 36Cl/Cl y Cl- y Br- junto con otros trazadores ambientales para evaluar cuantitativamente las causas del incremento de la salinidad a lo largo de las corrientes del flujo a escala de cuenca.  Las muestras se tomarían desde el lugar de naciemiento de los ríos, donde los solutos se derivan principalmente de la deposición atmosférica y el desgaste mineral causado por la precipitación, hasta la parte más lejana, donde los solutos son derivados de fuentes naturales (ejem., geotermal, salmueras profundas, depósitos sedimentarios y antropogénicas, drenage, caminos, agricultura).

Sub-área 2.3 Recarga fluvial del frente de la montaña
Duffy, Goodrich, Lal, Long, Nimmo, Williams, Wilson

Nuestro objetivo es unir las herramientas de simulación más avanzadas con el uso innovador de los trazadores ambientales para estimar la recarga y descarga fluvial del frente de las montañas a través de escalas que varíen de meses a décadas.  Además de los trazadores mencionados, también exploraremos el uso cosmogénico del isótopo 32Si en el suelo como un indicador de recarga.  Las características de cada escala de tiempo para el almacenamiento varía con la altitud, las fallas geológicas y la estructura del sistema de montaña-cuenca.  La información de la corriente del flujo (sub-área 2.1) será utilizada para calibrar un modelo de sistemas dinámico que sea justo para los datos de escurrimiento y de agua subterránea, distribuidos de acuerdo con las características hidrológicas dominantes a través del frente de la montaña (cuestas, flujos transitorios a través de las zonas de fallas geológicas, y la cuenca aluvial).  La recarga de la corriente será cubierta bajo la sub-área 3.1.  Como resultado la manera de abordar los sistemas es apropiada para el manejo del agua a lo largo de escalas de tiempo que varíen de temporadas a décadas (área de enfoque #5) y pueden integrarse a la simulación bajo las sub-áreas 4.1 y 1.1.

Sub-área 2.4 Procesos difusos de recarga
Hendricks, Phillips, van Genuchten, Warrick

El objetivo es el desarrollar herramientas innovadoras para estimar la distribución espacial de la recarga de agua subterránea a lo largo de grandes áreas usando una combinación de herramientas químicas, geofísicas, y matemáticas.  Las zonas no saturadas en regiones semi-áridas son lugares significativos de almacenamiento de sales y tal vez del contínuo cambio del agua a través de las décadas o siglos.  La manera de abordar este tema edificará sobre las sub-áreas del área de enfoque #1.