Modelització de sistemes d'aigües subterrànies costaneres en un context de canvi: de la predicció a la gestió resilient dels recursos hídrics
Els aqüífers costaners estan subjectes a múltiples pressions naturals i antropogèniques que interactuen entre si, com ara l'extracció intensiva, la intrusió marina, les condicions canviants de recàrrega i l'augment del nivell de la mar. Aquestes pressions cobren especial rellevància en els entorns mediterranis, on la disponibilitat hídrica —limitada i molt variable—, les sequeres recurrents i la considerable dependència de les aigües subterrànies plantegen desafiaments importants per a la gestió sostenible dels recursos hídrics. La predicció de la resposta dels sistemes d'aigües subterrànies es veu a més dificultada per l'heterogeneïtat del subsol, la insuficiència de dades observacionals i la incertesa respecte a les condicions ambientals i socioeconòmiques futures.
Aquest seminari explora com els avanços en el modelatge d'aigües subterrànies poden ajudar a abordar aquests desafiaments, passant de la representació de processos físics a la predicció que contempla la incertesa i a la gestió dels recursos hídrics. Es presentaran exemples relacionats amb aqüífers costaners, subsidencia del terreny i hidrogeologia de contaminants per a il·lustrar el desenvolupament i l'aplicació de models numèrics basats en processos, l'assimilació de dades i la quantificació de la incertesa, així com enfocaments de models subrogats, d'ordre reduït i de multifidelitat per a problemes d'aigües subterrànies que requereixen una gran capacitat de còmput.
Es prestarà especial atenció a la integració d'aquests enfocaments de modelització en marcs de simulació i optimització per a la gestió de recursos hídrics. Les decisions de gestió solen implicar objectius múltiples i, sovint, contraposats, com ara satisfer la demanda d'aigua, limitar els impactes ambientals i els costos de gestió, i mantindre o millorar la resiliència del sistema. Al mateix temps, les estratègies viables han de complir restriccions relatives als nivells d'aigua subterrània, l'extracció, la disponibilitat d'aigua i —en sistemes costaners— la intrusió marina. Així mateix, el seu acompliment ha d'avaluar-se considerant la incertesa associada a les propietats de l'aqüífer i a l'estructura geològica, així com als factors externs i condicions d'estrés, com ara la recàrrega d'aqüífers, les sequeres, l'augment del nivell de la mar i la demanda futura d'aigua. L'elevat nombre d'avaluacions del model que requereix aquesta combinació d'optimització i anàlisi d'incertesa converteix a l'eficiència computacional en un desafiament fonamental, la qual cosa impulsa el desenvolupament d'enfocaments de modelització «substituta» (o *surrogate) computacionalment eficients.
En lloc d'identificar una única solució òptima, aquest enfocament genera conjunts de Pareto d'estratègies de gestió alternatives que representen diferents compensacions entre objectius contraposats, inclosa la resiliència del sistema. L'avaluació de l'acompliment d'aquestes alternatives enfront de propietats incertes del sistema i condicions futures proporciona una base per a valorar la seua robustesa i identificar estratègies que mantinguen la seua eficàcia en una varietat d'escenaris futurs plausibles. En última instància, aquests marcs poden oferir a les autoritats hídriques i a les administracions públiques un suport quantitatiu per a la presa de decisions en la selecció d'estratègies sostenibles de gestió d'aigües subterrànies, reconeixent explícitament les incerteses inherents a la planificació dels recursos hídrics a llarg termini.
Impartit per: Dr Domenico Baú, Escola d'Enginyeria Mecànica, Aeroespacial i Civil, Universitat de Sheffield. CV baix
Correu electrònic: d.bau@sheffield.ac.uk. Lloc web: http://www.shef.ac.uk/civil/staff/academic/dbau
El seminari serà impartit en anglés
Data: dijous, 1 d'octubre, a les 11.00 h.
Lloc: Sala d'actes de l'Institut Valencià d'Investigacions Agràries (IVIA).
Carretera CV-315, km 10,7 - Moncada, València.
Resum del CV – Biografia
Domenico Baù és hidrogeòleg d'aigües subterrànies i modelador ambiental amb més de 25 anys d'experiència investigadora en flux i transport d'aigües subterrànies, gestió de recursos hídrics i modelatge computacional. Actualment és Professor Associat Honorari en la Universitat de Sheffield (el Regne Unit), on va exercir com a Professor Associat d'Enginyeria d'Aigües Subterrànies entre 2014 i 2026. Anteriorment, va ser Professor Assistent d'Hidrologia d'Aigües Subterrànies en la Universitat Estatal de Colorado (els EUA) i va ocupar posats d'investigació en la Universitat Tecnològica de Michigan (els EUA) i en la Universitat de Pàdua (Itàlia).
La seua investigació se situa en la intersecció de la hidrologia d'aigües subterrànies, el modelatge ambiental i la ciència computacional. Una línia principal del seu treball se centra en el desenvolupament d'enfocaments de simulació-optimització per a la gestió de recursos hídrics, incloent-hi el tractament explícit de la incertesa i els objectius de gestió múltiples, així com l'assimilació de dades i el modelatge invers per a la caracterització de sistemes heterogenis d'aigües subterrànies. La seua investigació també abasta aspectes teòrics, numèrics i computacionals del modelatge de flux i transport en el subsol; el desenvolupament d'emuladors de models, models subrogats i models d'ordre reduït per a problemes ambientals d'alta exigència computacional; i mètodes de quantificació d'incertesa, anàlisi de riscos i suport a la presa de decisions.
Aquests enfocaments s'han aplicat al proveïment d'aigües subterrànies i a l'ús conjunt de recursos hídrics, a sistemes agrícoles d'aigües subterrànies, a la recàrrega d'aqüífers i a les interaccions entre aigües superficials i subterrànies, a aqüífers costaners i intrusió marina, al transport i remediació de contaminants, i a la subsidencia del terreny. La seua investigació ha comptat amb el suport d'una àmplia gamma d'organitzacions públiques i privades, incloses UKRI-EPSRC, la Fundació Nacional de Ciències dels EUA (NSF), el Departament d'Energia dels EUA, el Departament d'Agricultura dels EUA i l'Estació Experimental Agrícola de Colorado, el Departament de Recursos Naturals de Colorado i, més recentment, Shell Global Solutions i Sellafield Ltd.
Paral·lelament a la investigació acadèmica, ha col·laborat amb organismes hídrics i ambientals, així com amb altres usuaris finals —inclosos la Junta de Conservació d'Aigües de Colorado i l'Agència de Medi Ambient del Regne Unit— en tasques de modelatge d'aigües subterrànies, suport a la presa de decisions i formació professional. Un objectiu constant del seu treball és vincular els avanços metodològics amb problemes ambientals pràctics i desenvolupar eines de modelatge que recolzen decisions reals de gestió de l'aigua. Els seus interessos actuals se centren cada vegada més en la gestió d'aigües subterrànies resilients al clima, la presa de decisions robusta i el desenvolupament sostenible dels recursos hídrics en contextos de canvi ambiental i socioeconòmic, particularment en sistemes mediterranis i costaners.
Comunicació CIDE
