Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Water, το Πολυτεχνείο Κρήτης σε συνεργασία με μια διεθνή ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Potsdam, εφάρμοσε για πρώτη φορά μια νέα μέθοδος ελέγχου της συνέπειας των παγκόσμιων υδρολογικών μοντέλων.

Τα υδρολογικά μοντέλα που εφαρμόζονται σε παγκόσμια κλίμακα αποτελούν βασικά εργαλεία για την προσομοίωση και κατανόηση του υδρολογικού κύκλου. Πιθανώς η σημαντικότερη χρήση αυτών των μοντέλων επί του παρόντος είναι η κατανόηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στον κύκλο του νερού. Η κοινωνία μας βιώνει πολλές από αυτές τις επιπτώσεις μέσω αλλαγών στα ακραία υδρολογικά φαινόμενα, όπως η αύξηση της ξηρασίας και των πλημμυρών, που αποτελούν αυξανόμενες απειλές για τους ανθρώπους και τα οικοσυστήματα. Υπάρχουν όμως και αλλαγές στη γενική διαθεσιμότητα του νερού, για παράδειγμα στην υγρασία του εδάφους, η οποία έχει σημασία για τη γεωργία, ή στον εμπλουτισμό των υπόγειων υδάτων, ο οποίος είναι σημαντικός για τη βιώσιμη χρήση των υπόγειων υδάτων.

Ωστόσο, οι ασυνέπειες μεταξύ των αποτελεσμάτων των διαφόρων παγκόσμιων υδρολογικών μοντέλων καθιστούν αβέβαια τα εν λόγω συμπεράσματα που βασίζονται στα μοντέλα αυτά. Οι ασυνέπειες αυτές δεν έχουν ακόμη ποσοτικοποιηθεί επαρκώς και οι υφιστάμενες προσεγγίσεις αξιολόγησης παρέχουν περιορισμένες πληροφορίες σχετικά με το πώς θα μπορούσαν να βελτιωθούν τα μοντέλα.

Η νέα αυτή μελέτη είναι είναι η πρώτη που χρησιμοποιεί συσχετίσεις μεγάλης κλίμακας μεταξύ κλιματικών και υδρολογικών μεταβλητών για να αποκαλύψει τις διαφορές μεταξύ μοντέλων και παρατήρησης. Συγκεκριμένα, οι συσχετίσεις μεταξύ κλιματικών και υδρολογικών μεταβλητών - οι λεγόμενες λειτουργικές συσχετίσεις - παρέχουν μια επισκόπηση του τρόπου λειτουργίας του παγκόσμιου υδρολογικού κύκλου. Πόσο εξαρτάται ο εμπλουτισμός των υπόγειων υδάτων από τις βροχοπτώσεις και πόσο ισχυρή είναι η επίδραση άλλων παραγόντων, όπως η γεωλογία; Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα είναι εξαιρετικά σημαντικές, αλλά συχνά δεν είναι διαθέσιμες για μεγάλες περιοχές της χερσαίας επιφάνειας, γεγονός που αντανακλάται και σε ασυνέπειες μεταξύ των μοντέλων.

Ο αναπληρωτής καθηγητής Α. Κουτρούλης και ο Δρ. Μ. Γρυλλάκης από το Πολυτεχνείο Κρήτης, συνέβαλαν στην προσομοίωση του παγκόσμιου υδρολογικού κύκλου χρησιμοποιώντας το μοντέλο JULES - ένα μοντέλο ανοικτού κώδικα που έχει αναπτυχθεί για την προσομοίωση διεργασιών στη χερσαία επιφάνεια τόσο σε παγκόσμιο όσο και σε τοπικό επίπεδο.

Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αναζητούν νέες μεθόδους για την αξιολόγηση αυτών των εξαιρετικά σημαντικών μοντέλων, ώστε αφενός να ενημερώνονται οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων για το πόσο αξιόπιστα είναι τα αποτελέσματα των μοντέλων, αλλά και να βοηθούν στην περεταίρω βελτίωσή τους. Αυτό προσφέρει τη δυνατότητα για θεμελιώδεις προόδους στην παγκόσμια υδρολογία και δύναται να αποτελέσει επίκεντρο της υδρολογικής έρευνας, ιδίως για την αξιολόγηση των μοντέλων.

Gnann, S., Reinecke, R., Stein, L., Wada, Y., Thiery, W., Müller Schmied, H., Satoh, Y., Pokhrel, Y., Ostberg, S., Koutroulis, A., Hanasaki, N., Grillakis, M., Gosling, S.N., Burek, P., Bierkens, M.F.P., Wagener, T. (2023). Functional relationships reveal differences in the water cycle representation of global water models. Nature Water DOI: 10.1038/s44221-023-00160-y