Proiettare il rischio di allagamento delle falde in un sistema carsico di bassa quota sotto climi futuri

Perché gli allagamenti sotterranei in aumento sono importanti

Quando immaginiamo le inondazioni, pensiamo di solito a fiumi che esondano o a onde di tempesta che superano gli argini marini. Ma in alcune zone dell’ovest dell’Irlanda le alluvioni possono salire silenziosamente dal basso, mentre le acque sotterranee riempiono avvallamenti naturali nella roccia calcarea formando laghi temporanei chiamati turlough. Questo studio esplora come questi allagamenti nascosti potrebbero cambiare con il riscaldamento climatico, impiegando avanzati modelli al computer per guardare fino alla fine del secolo e aiutare le comunità a pianificare un futuro più umido.

Un paesaggio modellato da roccia, pioggia e maree

La ricerca si concentra su una regione carsica a bassa quota che drena nella Baia di Galway. Qui, la pioggia che cade sulle colline vicine penetra fessure e cunicoli nella calcarenite sottostante e riemerge in depressioni superficiali che si riempiono periodicamente d’acqua. Questi bacini naturali sono collegati al mare tramite il sistema sotterraneo, per cui le maree oceaniche possono innalzare o abbassare sottilmente i livelli delle falde nell’entroterra. Poiché gran parte del fenomeno avviene fuori dalla vista, e perché l’acqua può muoversi rapidamente attraverso questo labirinto di passaggi, le inondazioni sono difficili da prevedere con i tradizionali modelli basati sui fiumi.

Insegnare a un modello intelligente a seguire l’acqua

Per districare questa complessità, gli autori hanno costruito un modello di apprendimento automatico noto come rete neurale bayesiana. L’hanno addestrato con quasi un decennio di misurazioni reali: precipitazioni giornaliere, variazioni del livello del mare al porto di Galway e il volume d’acqua complessivo immagazzinato in cinque turlough monitorati. Il modello ha appreso non solo come pioggia e marea attuali influenzano gli allagamenti, ma anche come i pochi giorni precedenti di tempo umido o secco condizionano il sistema. I test su dati non impiegati per l’addestramento hanno mostrato che il modello riproduce con grande accuratezza i volumi d’inondazione osservati, sebbene tenda a essere prudente riguardo ai più grandi eventi, il che significa che le sue proiezioni più estreme sono probabilmente conservative.

Prospettive future lungo diversi percorsi di riscaldamento

Con questo modello addestrato, il team ha fornito proiezioni future di precipitazione da una serie di simulazioni climatiche regionali, insieme alle condizioni di marea, per gli anni 2016–2100. Hanno esaminato due scenari di gas serra: uno in cui le emissioni globali si stabilizzano (RCP 4.5) e un altro in cui continuano a crescere marcatamente (RCP 8.5). Su undici diverse realizzazioni climatiche, entrambi i futuri hanno mostrato un aumento degli allagamenti delle falde nel tempo, ma lo scenario ad alte emissioni si è distinto. I periodi di pioggia intensa sono diventati più intensi, il suolo ha raggiunto stati più frequentemente predisposti all’allagamento e i volumi di inondazione dei turlough sono aumentati più rapidamente, soprattutto in inverno e nei mesi di transizione circostanti.

Come raffiche brevi e umidità di fondo innescano le inondazioni

Lo studio ha inoltre indagato cosa guida realmente gli eventi più dannosi. Confrontando i picchi di inondazione con le precipitazioni accumulate nei giorni e nelle settimane precedenti a ciascun evento, gli autori hanno scoperto che la pioggia caduta nei pochi giorni immediatamente precedenti è quella che conta di più. Accumuli più lunghi giocano ancora un ruolo, ma sono le raffiche brevi e intense su un terreno già umido il fattore scatenante chiave. Nel corso dei decenni, lo scenario ad alte emissioni ha prodotto condizioni iniziali sensibilmente più umide prima delle tempeste, così che lo stesso tipo di rovescio che in passato causava solo allagamenti minori è ora più probabile che generi grandi laghi connessi attraverso il paesaggio.

Pattern nel tempo: quando mare e cielo si mettono d’accordo

Per vedere come diverse influenze si allineano su mesi e decenni, il team ha usato una tecnica che tira fuori relazioni su molteplici scale temporali. La pioggia è emersa come il principale motore degli allagamenti delle falde in tutti i casi, con la sua influenza che si rafforza con il riscaldamento climatico. Gli effetti della marea erano più deboli ma sono diventati più importanti nello scenario ad alte emissioni, specialmente su periodi pluriannuali, poiché livelli del mare più elevati rendevano più difficile il deflusso delle acque sotterranee verso il mare. L’analisi degli eventi estremi ha aggiunto un altro segnale d’allarme: tempeste che un tempo si verificavano mediamente una volta ogni cento anni potrebbero presentarsi con cadenza di circa 16 anni entro la fine del secolo, se le emissioni rimanessero alte.

Cosa significa per le persone e la pianificazione

Per residenti, agricoltori e pianificatori nelle regioni carsiche di bassa quota, il messaggio è chiaro. Anche senza drammi di esondazione fluviale, le inondazioni che provengono dal sottosuolo probabilmente diventeranno più profonde, frequenti e diffuse con il riscaldamento del pianeta, specialmente se le emissioni rimangono elevate. Lo studio mostra che combinando misure locali dettagliate, apprendimento automatico sofisticato e proiezioni climatiche è possibile capire con quale frequenza potrebbero verificarsi in futuro allagamenti sotterranei pericolosi. Queste conoscenze possono guidare la progettazione di strade, abitazioni, sistemi di drenaggio e piani di emergenza robusti non solo per il clima odierno, ma per i decenni molto più umidi che potrebbero arrivare.

Citazione: Tabbussum, R., Basu, B., Morrissey, P. et al. Projecting groundwater flood risk in a lowland karst system under future climates. Sci Rep 16, 13935 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43701-7

Parole chiave: allagamenti sotterranei, paesaggi carsici, cambiamento climatico, rischio di alluvione, Irlanda