As reservas de água subterrânea abaixo da High Mountain Asia (HMA), muitas vezes referida como a “Torre de Água Asiática”, estão a esgotar-se a um ritmo alarmante, de acordo com um novo estudo baseado em satélite. A região fornece água que sustenta a agricultura, as cidades e os ecossistemas em mais de uma dúzia de países a jusante, tornando-a um recurso vital para centenas de milhões de pessoas. Os investigadores estimam que o armazenamento de água subterrânea está a diminuir em cerca de 24,2 mil milhões de toneladas todos os anos.
A pesquisa foi liderada pelo professor Shudong Wang, do Instituto de Pesquisa de Informação Aeroespacial da Academia Chinesa de Ciências (AIRCAS). A equipe procurou superar dois grandes obstáculos à compreensão das águas subterrâneas na região: dados terrestres limitados e a paisagem montanhosa extremamente complexa. As descobertas foram publicadas recentemente artigo de pesquisa ambiental.
IA e satélites revelam duas décadas de mudanças
Para construir uma imagem mais clara do que está acontecendo no subsolo, os pesquisadores criaram um modelo de avaliação baseado em inteligência artificial (IA) que combina observações de vários satélites, modelagem do sistema terrestre e IA explicável.
Usando esta abordagem, eles reconstruíram quase 20 anos de mudanças no armazenamento de águas subterrâneas (GWS) nas altas montanhas da Ásia. O sistema também ajudou a identificar as principais forças que impulsionam essas mudanças e permitiu aos investigadores explorar como os riscos das águas subterrâneas podem evoluir em cenários futuros.
Os resultados mostram que quase dois terços da HMA registaram declínios no armazenamento de águas subterrâneas entre 2003 e 2020. As maiores perdas ocorreram em bacias a jusante densamente povoadas, onde a procura de irrigação é elevada, incluindo as bacias do Ganges-Brahmaputra, do Indo e do Amu Darya. No entanto, algumas áreas do interior em altitudes mais elevadas registaram aumentos locais no armazenamento de águas subterrâneas.
O clima e o uso humano da água diminuíram
O forçamento climático explica cerca de metade da variação observada no GWS, com as mudanças associadas à criosfera desempenhando um papel particularmente importante.
Ao mesmo tempo, a retirada humana de águas subterrâneas tornou-se cada vez mais uma fonte significativa de esgotamento, especialmente em zonas agrícolas baixas que dependem fortemente da irrigação. O impacto do uso humano da água tornou-se ainda mais pronunciado depois de 2010.
Os investigadores também estimam que a perda de água subterrânea continuará se os actuais padrões de utilização da água continuarem. Em alguns locais, o derretimento dos glaciares poderá abrandar temporariamente o ritmo do declínio das águas subterrâneas por volta de 2060. Mas este “efeito tampão” não pode continuar indefinidamente e é provável que conduza a perdas rápidas a partir de então.
Se os actuais padrões de utilização da água não mudarem, o esgotamento das águas subterrâneas poderá intensificar-se, aumentando a ameaça aos sectores agrícolas dependentes destas reservas.
Uma nova maneira de rastrear águas subterrâneas em áreas montanhosas
Para a análise, os pesquisadores utilizaram um arcabouço orientado pelo conhecimento científico existente, bem como uma grande quantidade de dados observacionais. Informações de vários sensores de satélite foram usadas para estimar as mudanças do GWS nos últimos 20 anos.
A estrutura compreende uma arquitetura de transformador leve projetada tendo em mente a memória hidrológica e os efeitos retardados em bacias hidrográficas montanhosas. Os pesquisadores também usaram métodos interpretáveis de aprendizado de máquina para determinar os fatores físicos associados às mudanças nas águas subterrâneas detectadas pelo sistema.
Para testar a confiabilidade dos resultados, a equipe comparou suas descobertas com milhares de medições de poços de águas subterrâneas, bem como com conjuntos de dados independentes. Essas comparações forneceram suporte adicional para as descobertas do estudo.
Ao combinar observações de detecção remota, conhecimento hidrológico estabelecido e métodos de IA interpretáveis, a estrutura ajuda a superar dificuldades de longa data no estudo das altas montanhas da Ásia, incluindo terreno acidentado e informações incompletas sobre o uso humano da água.
A pesquisa foi financiada pelo Programa Nacional Chave de P&D da China e pelo Programa Chave da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (NSFC).
