Ett internationellt team av forskare har visat att viktiga processer i modeller som används för den globala bedömningen av vattenresurser för klimatförändringar för närvarande saknas. Detta kan innebära att modeller för klimatförändringar är felaktiga i vissa delar av världen och ännu inte kan användas för att styra vattenförvaltningen.

Studien, publicerad idag [tisdag 28 februari] i Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ), har visat att grundvattentillförsel uppskattningar för 560 miljoner människor i karstregionerna i Europa, Mellanöstern och norra Afrika, är mycket högre än tidigare beräknat från nuvarande storskaliga modeller.

Detta fynd, av forskare från universiteten i Bristol; Freiburg; Victoria, Kanada; och International Institute for Applied Systems Analysis, Österrike, Parlamentet föreslår att det krävs mer arbete för att säkerställa tillräcklig realism i storskaliga hydrologiska modeller innan de på ett tillförlitligt sätt kan användas för lokal vattenförvaltning.

Grundvatten är en viktig resurs i många regioner runt om i världen. Påfyllningshastigheten för grundvatten är en viktig mängd för att säkerställa hållbara försörjningar vid hantering av dricks- och bevattningsvatten.

Forskarna jämförde två hydrologiska modeller som simulerar grundvattenladdning över stora regioner. Den ena är en väletablerad global modell med begränsad redovisning av heterogenitet under ytan. Den andra är en kontinental modell som forskarna nyligen har utvecklat och som inkluderar, till exempel, variationen i jordtjockleken och olika permeabiliteter under ytan.

Forskargruppen gjorde jämförelsen för alla karstregioner i Europa, Nordafrika och Mellanöstern. Karstregioner är kända för sin stora grad av heterogenitet under ytan, eftersom karbonatsten visar större mottaglighet för kemisk vittring - en process som är känd som karstifiering.

Karstifiering leder till varierande jorddjup och permeabiliteter. En jämförelse av modellernas beräkningar med oberoende observationer av grundvattentillförsel vid 38 platser i regionerna har visat att modellen som tar hänsyn till heterogenitet ger mer realistiska uppskattningar.

Forskarna har visat orsaken till skillnaden mellan de två modellerna. I sina simuleringar, deras nyutvecklade modell visar minskade andelar av ytavrinning och avdunstning – och följaktligen, större grundvattentillförsel. Enligt den nya modellen, en bonde i Medelhavsområdet skulle potentiellt ha betydligt mer grundvatten tillgängligt för utvinning än vad nuvarande storskaliga modeller förutspår.

Thorsten Wagener, Professor i vatten- och miljöteknik vid institutionen för civilingenjörer vid University of Bristol och en av forskarna i studieteamet, sa:"När det tillämpas på exemplet med karstregioner, vårt tillvägagångssätt visar hur det är möjligt att anpassa globala modeller som används för att förutsäga vattenbrist, torka eller översvämningar för att mer realistiskt ta hänsyn till regionala förhållanden. Detta tillvägagångssätt kommer i slutändan att möjliggöra både lokal ledning och storskaliga bedömningar inom samma modell."

En studie som nyligen publicerades i PNAS föreslår att inkludering av för närvarande saknade viktiga hydrologiska processer i storskaliga modeller för klimatförändringspåverkan avsevärt kan förändra våra uppskattningar av vattentillgången.