Modelización de sistemas de aguas subterráneas costeras en un contexto de cambio: de la predicción a la gestión resiliente de los recursos hídricos
Los acuíferos costeros están sujetos a múltiples presiones naturales y antropogénicas que interactúan entre sí, tales como la extracción intensiva, la intrusión marina, las condiciones cambiantes de recarga y el aumento del nivel del mar. Estas presiones cobran especial relevancia en los entornos mediterráneos, donde la disponibilidad hídrica —limitada y muy variable—, las sequías recurrentes y la considerable dependencia de las aguas subterráneas plantean desafíos importantes para la gestión sostenible de los recursos hídricos. La predicción de la respuesta de los sistemas de aguas subterráneas se ve además dificultada por la heterogeneidad del subsuelo, la insuficiencia de datos observacionales y la incertidumbre respecto a las condiciones ambientales y socioeconómicas futuras.
Este seminario explora cómo los avances en el modelado de aguas subterráneas pueden ayudar a abordar estos desafíos, pasando de la representación de procesos físicos a la predicción que contempla la incertidumbre y a la gestión de los recursos hídricos. Se presentarán ejemplos relacionados con acuíferos costeros, subsidencia del terreno e hidrogeología de contaminantes para ilustrar el desarrollo y la aplicación de modelos numéricos basados en procesos, la asimilación de datos y la cuantificación de la incertidumbre, así como enfoques de modelos subrogados, de orden reducido y de multifidelidad para problemas de aguas subterráneas que requieren una gran capacidad de cómputo.
Se prestará especial atención a la integración de estos enfoques de modelización en marcos de simulación y optimización para la gestión de recursos hídricos. Las decisiones de gestión suelen implicar objetivos múltiples y, a menudo, contrapuestos, tales como satisfacer la demanda de agua, limitar los impactos ambientales y los costes de gestión, y mantener o mejorar la resiliencia del sistema. Al mismo tiempo, las estrategias viables deben cumplir restricciones relativas a los niveles de agua subterránea, la extracción, la disponibilidad de agua y —en sistemas costeros— la intrusión marina. Asimismo, su desempeño debe evaluarse considerando la incertidumbre asociada a las propiedades del acuífero y a la estructura geológica, así como a los factores externos y condiciones de estrés, tales como la recarga de acuíferos, las sequías, el aumento del nivel del mar y la demanda futura de agua. El elevado número de evaluaciones del modelo que requiere esta combinación de optimización y análisis de incertidumbre convierte a la eficiencia computacional en un desafío fundamental, lo que impulsa el desarrollo de enfoques de modelización «sustituta» (o *surrogate*) computacionalmente eficientes.
En lugar de identificar una única solución óptima, este enfoque genera conjuntos de Pareto de estrategias de gestión alternativas que representan diferentes compensaciones entre objetivos contrapuestos, incluida la resiliencia del sistema. La evaluación del desempeño de estas alternativas frente a propiedades inciertas del sistema y condiciones futuras proporciona una base para valorar su robustez e identificar estrategias que mantengan su eficacia en una variedad de escenarios futuros plausibles. En última instancia, estos marcos pueden ofrecer a las autoridades hídricas y a las administraciones públicas un apoyo cuantitativo para la toma de decisiones en la selección de estrategias sostenibles de gestión de aguas subterráneas, reconociendo explícitamente las incertidumbres inherentes a la planificación de los recursos hídricos a largo plazo.
Impartido por: Dr Domenico Baú, Escuela de Ingeniería Mecánica, Aeroespacial y Civil, Universidad de Sheffield. CV abajo
Correo electrónico: d.bau@sheffield.ac.uk.
Sitio web: http://www.shef.ac.uk/civil/staff/academic/dbau
El seminario será impartido en inglés
Fecha: jueves, 1 de octubre, a las 11.00 h.
Lugar: Salón de actos del Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA).
Carretera CV-315, km 10,7 - Moncada, València.
Resumen del CV – Biografía
Domenico Baù es hidrogeólogo de aguas subterráneas y modelador ambiental con más de 25 años de experiencia investigadora en flujo y transporte de aguas subterráneas, gestión de recursos hídricos y modelado computacional. Actualmente es Profesor Asociado Honorario en la Universidad de Sheffield (Reino Unido), donde ejerció como Profesor Asociado de Ingeniería de Aguas Subterráneas entre 2014 y 2026. Anteriormente, fue Profesor Asistente de Hidrología de Aguas Subterráneas en la Universidad Estatal de Colorado (EE. UU.) y ocupó puestos de investigación en la Universidad Tecnológica de Michigan (EE. UU.) y en la Universidad de Padua (Italia).
Su investigación se sitúa en la intersección de la hidrología de aguas subterráneas, el modelado ambiental y la ciencia computacional. Una línea principal de su trabajo se centra en el desarrollo de enfoques de simulación-optimización para la gestión de recursos hídricos, incluyendo el tratamiento explícito de la incertidumbre y los objetivos de gestión múltiples, así como la asimilación de datos y el modelado inverso para la caracterización de sistemas heterogéneos de aguas subterráneas. Su investigación también abarca aspectos teóricos, numéricos y computacionales del modelado de flujo y transporte en el subsuelo; el desarrollo de emuladores de modelos, modelos subrogados y modelos de orden reducido para problemas ambientales de alta exigencia computacional; y métodos de cuantificación de incertidumbre, análisis de riesgos y apoyo a la toma de decisiones.
Estos enfoques se han aplicado al abastecimiento de aguas subterráneas y al uso conjunto de recursos hídricos, a sistemas agrícolas de aguas subterráneas, a la recarga de acuíferos y a las interacciones entre aguas superficiales y subterráneas, a acuíferos costeros e intrusión marina, al transporte y remediación de contaminantes, y a la subsidencia del terreno. Su investigación ha contado con el apoyo de una amplia gama de organizaciones públicas y privadas, incluidas UKRI-EPSRC, la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF), el Departamento de Energía de EE. UU., el Departamento de Agricultura de EE. UU. y la Estación Experimental Agrícola de Colorado, el Departamento de Recursos Naturales de Colorado y, más recientemente, Shell Global Solutions y Sellafield Ltd.
Paralelamente a la investigación académica, ha colaborado con organismos hídricos y ambientales, así como con otros usuarios finales —incluidos la Junta de Conservación de Aguas de Colorado y la Agencia de Medio Ambiente del Reino Unido— en tareas de modelado de aguas subterráneas, apoyo a la toma de decisiones y formación profesional. Un objetivo constante de su trabajo es vincular los avances metodológicos con problemas ambientales prácticos y desarrollar herramientas de modelado que respalden decisiones reales de gestión del agua. Sus intereses actuales se centran cada vez más en la gestión de aguas subterráneas resilientes al clima, la toma de decisiones robusta y el desarrollo sostenible de los recursos hídricos en contextos de cambio ambiental y socioeconómico, particularmente en sistemas mediterráneos y costeros.
Comunicación CIDE
