Water in het hooggebergte heeft vele gezichten. Bevroren in de grond, het is als een cementfundering die hellingen stabiel houdt. Gletsjerijs en sneeuw voorzien de rivieren en dus de uitlopers van drinkwater en landbouw tijdens het smeltseizoen. Intense stortbuien met plotselinge overstromingen en aardverschuivingen, anderzijds, levensbedreigend risico vormen voor de mensen in de valleien. De ondergrond met het vermogen om water op te slaan speelt dan ook een existentiële rol in bergachtige gebieden.

Maar hoe kunnen we bepalen hoe leeg of vol het bodemreservoir is in moeilijk bereikbare gebieden? Onderzoekers van het Duitse onderzoekscentrum voor geowetenschappen (GFZ), samen met collega's uit Nepal, hebben nu een elegante methode gedemonstreerd om de grondwaterdynamiek in hoge bergen te volgen:ze gebruiken seismische golven, zoals die gegenereerd door grondtrillingen, die ze opnemen met zeer gevoelige instrumenten. Net als bij medische echografie, ze maken gebruik van het feit dat de golven zich in verschillende ondergronden anders voortplanten. De onderzoekers onder leiding van Luc Illien, Christoph Sens-Schönfelder en Christoff Andermann van GFZ rapporteren hierover in het tijdschrift AGU-vooruitgang .

Seismische golven bekend van aardbevingen. Na een breuk in de ondergrond, ze planten zich snel voort en ontketenen vernietigende krachten. Echter, er worden ook veel kleinere golven veroorzaakt, bijvoorbeeld, door vrachtwagens, trams of - in de bergen - door vallend gesteente. De grond trilt eigenlijk de hele tijd. In de geowetenschappen, dit wordt "seismische ruis" genoemd. Wat moeizaam uit de meetgegevens van seismometers bij aardbevingsdetectie gehaald moet worden, blijkt bij het kijken in de ondergrond een waardevolle bron van informatie te zijn. Dit komt doordat seismische golven zich in de met water verzadigde zone anders voortplanten dan in de onverzadigde zone, ook wel vadose-zone genoemd.

Luc Illien, een doctoraat student bij GFZ, en zijn collega's gebruikten twee Nepalese seismische stations op 1, 200 en 2, 300 meter boven zeeniveau. Luc Illien zegt:"De Nepalese Himalaya levert vitale watervoorraden aan een groot deel van de bevolking van Zuid-Azië. Het meeste van dit water wordt afgevoerd via berggrondwaterreservoirs die we slecht kunnen afbakenen." Het studiegebied omvatte het stroomgebied van een kleine zijrivier van de Bothe Koshi, een grensrivier tussen China en Nepal. Met behulp van verschillende weerstations en niveaumeters, het team verzamelde gegevens, soms elke minuut, gedurende drie moessonseizoenen. Van dit, ze stelden een grondwatermodel op dat ze konden vergelijken met de seismische gegevens. Het resultaat:de afvoer naar de Bothe Koshi wordt voornamelijk gevoed vanuit de diepe watervoerende laag. In het droge seizoen, er stroomt weinig water door de vallei. In de moesson, niveaus stijgen, maar er kunnen twee verschillende fasen worden onderscheiden. Eerst, het regent zonder de afvoer te vergroten, maar later wordt een duidelijke correlatie tussen regenval en rivierpeil duidelijk. Christoff Andermann, co-auteur van de studie, verklaart, "De eerste regenval vult aanvankelijk de reservoirs in de grond nabij het oppervlak aan. Zodra de grond verzadigd is met water, het diepe grondwaterreservoir, die direct in verbinding staat met de rivieren, Vult op. Een stijging van het grondwater vertaalt zich dan direct in stijgende rivierwaterstanden."

De vergelijking met de gegevens van seismometers toonde aan dat de verzadiging van de vadose-zone goed kan worden afgeleid uit de seismische ruis. "Alleen door de hydrologische waarnemingen samen te voegen met de seismische metingen, konden we de functie van de vadose-zone als verbinding tussen neerslag en grondwaterreservoir analyseren, " zegt Christoph Sens-Schönfelder. Eerste auteur Luc Illien:"Begrijpen hoe het reservoir zich vult en leegloopt, is cruciaal voor het beoordelen van de duurzaamheid ervan. Van dit, we kunnen niet alleen voorspellingen doen voor afvoer, maar waarschuwen ook voor een verhoogd risico op aardverschuivingen en plotselinge overstromingen."

Bijvoorbeeld, als de grond al verzadigd is met water, regenval zal oppervlakkiger afvloeien en hellingen kunnen meesleuren. Klimaatverandering verergert de situatie door bij te dragen aan veranderingen in grootschalige weerpatronen en door de bergomgeving te destabiliseren. GFZ Wetenschappelijk directeur Niels Hovius, die hebben meegewerkt aan het onderzoek, zegt:"Ons werk in Nepal en de resultaten laten zien hoe belangrijk het is om tal van beïnvloedende factoren te monitoren. Deze omvatten grondwateropslag, veranderingen in landgebruik, bodembedekking en neerslagregimes. Door dergelijke veranderingen vast te leggen en erop te anticiperen, kunnen we de toekomst van zoetwaterbronnen en berglandschappen beter voorspellen, vooral als gletsjers blijven smelten."