Satelitski podaci misije GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) otkrivaju zabrinjavajući trend: velike zalihe vode u Europi ubrzano se smanjuju, osobito u središnjim i južnim područjima. Analiza dvadeset godina satelitskih mjerenja gravitacije pokazala je da se ukupna slatkovodna zaliha - u tlu, rijekama, jezerima, ledenjacima i podzemnim vodama - u Europi znatno smanjila, a najviše u južnoj i jugoistočnoj Europi. Taj pad ne znači nužno da je palo manje kiše, već upućuje na neravnotežu između oborina, obnavljanja podzemnih rezervoara i našeg lošeg upravljanja zajedničkim dobrima.

Znanstvenici s University College London (UCL) kazali su u iscrpnoj analizi objavljenoj u Guardianu da se "ukupna količina oborina možda nije bitno smanjila, već se ponegdje možda čak i povećala, ali se obrazac promijenio". Kiše dolaze u kraćim, intenzivnijim naletima, a između njih su dulja sušna razdoblja. U takvim uvjetima, puno vode iz jakih pljuskova ne stigne se upiti u tlo, već umjesto toga otječe po površini i uzrokuje bujične poplave. Istovremeno period u kojem se zimi obično obnavljaju podzemne vode postaje sve kraći (rjeđe kiša pada zimi i ima manje snijega). Drugim riječima, kiša više ne jamči punjenje podzemnih rezervoara kao prije.

Zašto podzemne vode nestaju unatoč kiši?

Klimatske promjene i naše djelovanje remete dosadašnji ciklus oborina i ispijanja vode u tlo. Kada kiša padne odjednom u velikoj količini, tlo (pogotovo ako je isušeno, ispucano i sabijeno) ne može je odjednom upiti. Voda tada brže otječe u potoke i rijeke umjesto da polagano curi do podzemlja. Tijekom duljih sušnih razdoblja, zemlja se osuši i ispuca, pa je idući pljusak još skloniji otjecanju po površini. Tako značajan dio padalina odbjegne prije nego što stigne dopuniti zalihe podzemne vode.

Povrh toga, ljudski čimbenici pogoršavaju ravnotežu: dugotrajna suša potiče veće crpljenje vode za navodnjavanje i vodoopskrbu, a površinski krajolik izmijenjen ljudskom djelatnošću (npr. betoniranje, cementiranje korita rijeke, izravnavanje terena, intenzivna poljoprivreda) može smanjiti upojnost tla. Primjerice, u Europskoj uniji je između 2000. i 2022. ukupno crpljenje vode iz prirode čak i smanjeno, ali je korištenje podzemnih voda poraslo za šest posto, ponajviše za javnu vodoopskrbu i poljoprivredu. Time se povećava pritisak na podzemne rezervoare upravo dok prirodno obnavljanje posustaje.

Fokusirana obnova podzemnih voda

Tradicionalno se pretpostavljalo da se podzemne vode nadopunjavaju difuznim procjeđivanjem: ravnomjernim upijanjem kiše kroz tlo na velikom području. No, sve više istraživanja pokazuje da do obnove podzemnih rezervoara u mnogim krajevima dolazi pretežno putem fokusiranih žarišta filtracije ("focused groundwater recharge"), odnosno fokusirano punjenje podzemnih spremnika.

Fokusirana obnova podzemnih voda događa se kada oborinska ili površinska voda potone pod zemlju nejednoliko, umjesto da ravnomjerno natopi cjelokupno tlo. Primjeri takvih nejednakosti su pukotine i pukotinski rasjedi u stijeni, propusni šljunčani nanosi (aluvij) ili kraške jame, kao i površinska žarišta: mjesta gdje se voda skuplja - npr. korita potoka, povremeni vodotoci, jezera i udoline. Na tim točkama voda se brže i dublje filtrira do podzemlja nego što bi to učinila difuzno kroz nepropusno ili suho tlo. Rezultat su džepovi brzog punjenja rezervoara koji mogu znatno pridonijeti ukupnoj obnovi zaliha, osobito u sušnim predjelima gdje je obična kišica nedovoljna zbog jakog isparavanja.

Uloga krajolika i klime u punjenju podzemnih rezervoara

Nedavno objavljeno istraživanje u časopisu Nature dalo je nove uvide u to koliko su takva koncentrirana žarišta važna. Znanstvenici su analizirali tragove tricija (izotop vodika) u više od 1700 uzoraka podzemne vode diljem Australije kako bi otkrili gdje je voda relativno mlada, tj. nedavno ponikla. Pokazalo se da 46 posto istraživanih bušotina nosi potpis fokusiranog punjenja spremnika. Drugim riječima, u oko pola podzemih rezervoara postojali su dokazi da je značajan dio vode stigao kroz koncentrirana žarišta umjesto kroz jednoliko sporo cijeđenje.

Najviše vode oteče u podzemne rezervoare na lokacijama koje imaju pukotinsko stijenje i nalaze se blizu stalnih vodotokova. Na takvim mjestima voda lakše pronalazi put do dubine, kroz pukotine u stijenama ili direktnim upijanjem iz korita rijeka i potoka. Također, prisutnost propusnih nanosa (šljunka i pijeska), povremenih vodotoka ili udolina može stvoriti prilike za brzo poniranje vode u tlo tijekom obilnijih oborina.

Vlažniji krajolici poput krša

Iako je fokusirana obnova najčešća u suhim klimama, gdje je difuzno punjenje ograničeno zbog jakog isparavanja, istraživanje iz časopisa Nature potvrđuje da se to može događati u svim klimatskim zonama, ako su prisutni odgovarajući geografski uvjeti. U vlažnijim krajevima pukotine u stijenama ili vapnenački krš mogu također stvoriti mrežu kanala kojima kišnica brže tone do podzemne vode.

Važno je naglasiti, kako se klima mijenja i suše postaju intenzivnije, fokusirani mehanizmi punjenja postaju sve značajniji za održavanje zaliha podzemne vode. Sušnija klima znači da će manje vode u prosjeku difuzno prodirati, ali kada kiša dođe, većina obnove ovisit će o tome postoji li negdje put u podzemlje kojim ta voda može brzo oteći. Autori studije naglašavaju da će razumijevanje interakcije krajolika i klime (tj. gdje nam priroda omogućuje takvo brzo punjenje, a gdje ne) biti kritično za očuvanje podzemnih voda u uvjetima rastuće suše i klimatske nestabilnosti.

Podzemne vode ključne su za opskrbu: u prosjeku 62 posto javne vodoopskrbe i trećina potrebe za vodom u poljoprivredi u EU dolazi upravo iz rezervoara. Podzemne vode inače smatramo otpornijima na klimatske ekstreme od površinske, ali ni one nisu neograničene: ako se kiša ne stiže infiltrirati i ako se crpljenje nastavi rasti, i podzemni slojevi mogu presušiti.