L’Europa sta vivendo da anni una grave siccità. In tutto il continente, i livelli delle acque sotterranee sono costantemente bassi dal 2018, anche se gli eventi meteorologici più estremi, con inondazioni, alluvioni e allagamenti, danno temporaneamente un quadro diverso. L’inizio di questa situazione di tensione è documentato in una pubblicazione di Eva Boergens su Geophysical Research Letters del 2020. In essa, l’autrice ha rilevato un’impressionante carenza d’acqua in Europa centrale durante i mesi estivi del 2018 e del 2019. Da allora, non si è registrato un aumento significativo dei livelli delle acque sotterranee, che sono rimasti costantemente bassi. Lo dimostrano le analisi dei dati di Torsten Mayer-Gürr e Andreas Kvas dell’Istituto di geodesia dell’Università di tecnologia di Graz (TU Graz), Austria. Nell’ambito del progetto dell’UE Global Gravity-based Groundwater Product (G3P), i ricercatori hanno utilizzato la gravimetria satellitare per osservare le risorse idriche sotterranee del mondo e documentare i loro cambiamenti negli ultimi anni. Gli effetti di questa prolungata siccità sono stati evidenti in Europa nell’estate del 2022. Alvei secchi, acque stagnanti che lentamente scomparivano e con esse numerosi impatti sulla natura e sulle persone. Non solo numerose specie acquatiche che hanno perso il loro habitat, terreni secchi che hanno causato molti problemi all’agricoltura, ma anche la carenza di energia che in Europa si è aggravata di conseguenza. Le centrali nucleari in Francia non avevano l’acqua di raffreddamento necessaria per generare elettricità e anche le centrali idroelettriche non potevano svolgere la loro funzione senza acqua sufficiente.
Misurazione delle acque sotterranee dallo spazio
Come hanno fatto i ricercatori della TU Graz ad utilizzare i dati provenienti dallo spazio per fare affermazioni precise sui bacini idrici sotterranei? Il cuore del progetto G3P è costituito da due satelliti gemelli, chiamati Tom e Jerry, che orbitano intorno alla Terra ad un’altitudine polare di poco inferiore ai 490 chilometri. La distanza tra i satelliti, di circa 200 chilometri, è importante. Il satellite che sta dietro non deve raggiungere quello che sta davanti, per questo gli è stato dato il nome di Tom e Jerry in riferimento ai personaggi dei cartoni animati. La distanza tra i satelliti viene misurata costantemente e con precisione. Se sorvolano una montagna, il satellite davanti è inizialmente più veloce di quello dietro a causa della maggiore massa sotto di esso. Una volta superata la montagna, rallenta di nuovo leggermente, ma il satellite posteriore accelera non appena raggiunge la montagna. Una volta che entrambi hanno superato la montagna, la loro velocità relativa viene nuovamente stabilita. Queste variazioni di distanza, su grandi masse, sono le principali variabili di misura per determinare il campo gravitazionale terrestre e sono accertate con una precisione al micrometro (per fare un paragone, un capello è spesso circa 50 micrometri).
Mappa gravitazionale mensile della Terra
Tutto questo avviene ad una velocità di volo di circa 30.000 km/h. I due satelliti compiono 15 orbite terrestri al giorno, il che significa che raggiungono una copertura completa della superficie terrestre dopo un mese. A sua volta, TU Graz può fornire una mappa gravitazionale della Terra ogni mese. “L’elaborazione e lo sforzo di calcolo sono piuttosto elevati. Abbiamo una misura di distanza ogni cinque secondi e quindi circa mezzo milione di misure al mese. Da queste determiniamo le mappe del campo gravitazionale”, spiega Torsten Mayer-Gürr. Tuttavia, la mappa della gravità non determina ancora la quantità di acqua sotterranea. Questo perché i satelliti mostrano tutte le variazioni di massa e non fanno distinzione tra mare, laghi e acque sotterranee. Ciò richiede la collaborazione con tutti gli altri partner del progetto G3P dell’UE. Torsten Mayer-Gürr, e il suo team, forniscono la massa totale, dalla quale vengono poi sottratti i cambiamenti di massa nei fiumi e nei laghi, l’umidità del suolo, la neve e il ghiaccio e infine rimane solo l’acqua sotterranea. Ognuna di queste altre masse ha i propri esperti che contribuiscono con i loro dati. Questi si trovano in Austria (Graz University of Technology, Vienna University of Technology, Earth Observation Data Center EODC), Germania (GeoForschungsZentrum GFZ di Potsdam), Svizzera (Università di Berna, Università di Zurigo), Francia (Collection Localisation Satellites CLS, Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales LEGOS, Magellium), Spagna (FutureWater), Finlandia (Finnish Meteorological Institute) e Paesi Bassi (International Groundwater Resources Assessment Centre IGRAC).
L’Europa ha totalmente un problema idrico
Il risultato di questa cooperazione mostra che la situazione idrica in Europa è diventata molto precaria. Torsten Mayer-Gürr non se lo aspettava su così vasta scala. “Qualche anno fa non avrei mai immaginato che l’acqua sarebbe stata un problema qui in Europa, soprattutto in Germania o in Austria. In realtà qui ci sono problemi di approvvigionamento idrico”, spiega. Dal suo punto di vista, è necessario innanzitutto poter documentare con i dati la continua siccità e avere missioni satellitari continue nello spazio. L’Agenzia Spaziale Europea ESA e la sua controparte statunitense NASA continueranno questa ricerca con il progetto MAGIC (Mass-change And Geoscience International Constellation). La TU Graz sarà di nuovo a bordo per la valutazione dei dati.
