La valutazione delle acque freatiche migliora la gestione dei rischi
L’acqua è al tempo stesso una risorsa preziosa e vulnerabile. In Europa, circa il 65 % dell’acqua potabile e il 25 % dell’acqua per l’irrigazione provengono dalle acque freatiche. Secondo l’Agenzia europea dell’ambiente (AEA), quasi un quarto delle acque freatiche europee contiene impurità chimiche. Il progetto FORENSHYD mirava a migliorare gli strumenti di modellizzazione utilizzati per individuare l’ubicazione, la fonte e la quantità di sostanze inquinanti presenti nelle acque freatiche e le tempistiche delle fuoriuscite. Questa ricerca è stata intrapresa con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie.
Le variabili nell’idrologia forense
L’idrologia forense è la scienza che studia la contaminazione delle acque freatiche per coadiuvare l’applicazione del diritto ambientale. Sono numerosi i fattori che contribuiscono a rendere questa un problema difficile. La variabilità spaziale del suolo, ad esempio, implica una reazione differente ai contaminanti per motivi differenti. Ciò si ripercuote sui processi di trasporto, tra cui la dispersione e la diffusione, che condizionano il modo in cui i contaminanti si muovono attraverso il suolo e nelle acque freatiche. Le reazioni chimiche provocate dalle fuoriuscite, quali le reazioni acide e il dissolvimento di minerali, aggiungono un ulteriore livello di complessità all’analisi della contaminazione delle acque freatiche. L’unione dei processi di trasporto e delle reazioni chimiche è nota collettivamente come processi di trasporto reattivo, e decodificarne le interazioni richiede tecniche di modellizzazione sofisticate.
Progressi nella modellizzazione delle acque freatiche
Per valutare gli eventi di contaminazione delle acque freatiche viene impiegata una serie complessa di algoritmi nota come filtro di Kalman d’insieme (ENKF, Ensemble Kalman Filter). Le applicazioni tradizionali si scontrano con varie difficoltà quando si tratta di stabilire le molteplici fonti di inquinamento. Le applicazioni inedite dell’apprendimento automatico di Jaime Gómez-Hernández, coordinatore del progetto FORENSHYD, al filtro di Kalman d’insieme hanno invece condotto a sviluppi che hanno migliorato i risultati. La precisione di previsione dello strumento di ottimizzazione progettato da Gómez-Hernández è stata comprovata in numerosi contesti. Sono state effettuate prove in scenari artificiali mediante simulazioni al computer, nonché esperimenti in uno spazio di sperimentazione controllato. Inoltre, si sono svolte altre prove in due siti di dimostrazione. Secondo Alicia Sanz-Prat, beneficiaria di una borsa di studio individuale MSCA: «I risultati hanno dimostrato che era possibile individuare contemporaneamente le posizioni delle fonti di contaminazione e stimare i parametri reattivi, persino in caso di incertezze geologiche complesse ed eterogenee.»
Una tecnologia open-source
Uno dei punti di forza del progetto FORENSHYD risiede nel fatto che i progressi tecnologici innovativi, poi sfociati in applicazioni migliori dell’idrologia forense, si basano su pacchetti open-source. I governi europei, le agenzie delle risorse idriche e altre parti interessate possono accedere agli strumenti collaudati dal progetto. Il miglioramento a lungo termine dell’idrologia forense dipende dal carattere open-source dello strumento di ottimizzazione, e il successo del progetto sta accendendo i dibattiti. Sanz-Prat afferma: «Le prossime pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria dovrebbero dare il via a un dialogo coinvolgente sull’applicabilità e sulla correlazione tra livelli di incertezza nella scienza e nelle procedure giudiziarie. Tale dibattito potrebbe innescare l’individuazione di nuove competitività commerciali e sinergie nel mercato europeo tra parti interessate interdisciplinari e intersettoriali nell’ambito del suolo e delle acque.» L’attenta gestione delle risorse si rivela fondamentale per la società e, nessuna risorsa è importante quanto l’acqua. FORENSHYD ha contribuito alla sicurezza e al benessere della comunità europea migliorando la progettazione degli strumenti di assimilazione e valutazione dei dati open-source, collaudandoli in diversi contesti controllati.
Parole chiave
FORENSHYD, acque freatiche, contaminazione, strumento di ottimizzazione, idrologia forense, modellizzazione, filtro di Kalman d’insieme, tecnologia open-source
