Çöl Topraklarına Yağmur Düştüğünde Ne olur?

Birkaç yıl önce Nevada çölündeki büyük ölçekli güneş çiftliklerinin çevresel etkilerini incelerken, Desert Research Institute (DRI) bilim adamları Yuan Luo, Ph.D. ve Markus Berli, Ph.D. özel bir soruyla ilgilenmeye başladı: Binlerce güneş panelinin varlığı çöl hidrolojisini nasıl etkiler?

Bu soru daha fazla soruya yol açtı. “Güneş panelleri yağmur yağdığında suyun yere çarpma şeklini nasıl değiştiriyor?” sordular. “Su nereye gidiyor? Yağmur suyunun ne kadarı toprakta kalıyor? Toprağa ne kadar derin gidiyor?”

DRI Hidrolojik Bilimler Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı ve Vadose Zone Journal’daki yeni bir çalışmanın baş yazarı Luo, “Güneş panellerinin çöl hidrolojisini nasıl etkilediğini anlamak için, çöl topraklarının hidrolik olarak nasıl işlediğini daha iyi anlamamız gerekiyor,” diye açıkladı .

Çalışmada Luo, Berli ve meslektaşları Teamrat Ghezzehei, Ph.D. University of California, Merced ve Zhongbo Yu, Ph.D. Çin Hohai Üniversitesi’nden, mevcut bir bilgisayar modelini rafine ederek suyun kuru topraklarda nasıl hareket ettiğini ve depolandığına dair anlayışımızda önemli iyileştirmeler yaptı.

HYDRUS-1D adı verilen model, yağış ve buharlaşma verilerine dayanarak suyun kumlu bir çöl toprağında nasıl yeniden dağıldığını simüle ediyor. Modelin ilk versiyonu, Jelle Dijkema adlı önceki bir DRI lisansüstü öğrencisi tarafından geliştirildi, ancak toprak yüzeyine yakın toprak nem seviyelerinin çok düşük olduğu koşullar altında iyi çalışmıyordu.

Dijkema modelinin kullanışlılığını iyileştirmek ve genişletmek için Luo, DRI’nin Nevada, Boulder City’de bulunan SEPHAS Lizimetre tesisinden gelen verileri analiz etti.Burada, araştırmacıların doğal suyu incelemesine olanak sağlamak için kamyon kantarları üzerine büyük, yer altı, toprakla doldurulmuş çelik tanklar kuruldu kontrollü koşullar altında bir toprak kolonundaki kazançlar ve kayıplar.

Luo, lizimetrelerden alınan verileri kullanarak Dijkema’nın modelini geliştirmek için çeşitli hidrolik denklemlerin kullanımını keşfetti. Yeni makalede açıklanan nihai sonuç, nemin kuru çöl topraklarının üst katmanlarında nasıl hareket ettiğine ve depolandığına dair gelişmiş bir anlayış ve modeldi.

Luo, “Modelin ilk versiyonunun bazı eksiklikleri vardı” dedi. “Hacimsel su içeriği yüzde 10’dan daha düşük olan çok kuru topraklar için iyi çalışmıyordu. SEPHAS lizimetreleri, yağış ve buharlaşmanın bir sonucu olarak suyun kuru topraklarda nasıl hareket ettiği fenomenini anlamamıza yardımcı olacak gerçekten iyi veriler sağladı.”

Çöl ortamlarında, suyun topraktaki hareketini anlamak, toprak restorasyonu, erozyon ve toz yönetimi ve sel riskinin azaltılması gibi çeşitli pratik kullanımlar için yararlıdır. Örneğin Berli, bu modelin, proje yöneticilerinin bir çöl yağmur fırtınasından sonra bitkiler için toprakta ne kadar su bulunacağını bilmeleri gereken çöl restorasyon projeleri için faydalı olacağını söyledi. Ayrıca, güneş çiftliklerinin çöl hidrolojisini nasıl etkilediğine ilişkin orijinal sorularını yanıtlamaya yardımcı olmak için gereken bulmacanın önemli bir parçası.

Berli, “Model çok teknik, ancak tüm bu teknik şeyler, su toprağa çarptığında yağmur suyunun toprakta nasıl hareket ettiğini açıklamanın matematiksel bir yoludur” dedi. “Daha büyük resimde, bu çalışma çölde binlerce ve binlerce güneş paneli bulunan güneş çiftliklerine düştüğünde yağmur suyuna ne olduğuna dair çok pratik soruyla motive edildi – ancak bunun gibi soruları yanıtlamak için bazen derine inmeniz gerekir ve önce daha temel soruları yanıtlayın. “