Τι είναι οι καρστικοί υδροφορείς, πού σχηματίζονται και πόσο σημαντικό είναι το νερό τους;

Ενώ τα 2/3 του νησιού δοκιμάζονται από συνθήκες πρωτόγνωρες, δύσκολες με καθόλου έως ελάχιστο νερό και συχνά υφάλμυρο,  μία ακατάπαυστη σπατάλη, ένα έγκλημα θα τολμούσα να πω ότι συντελείται από φορείς και πολίτες λόγω της παντελούς έλλειψης ευαισθησίας , γνώσης,  αλλαγής συνηθειών  και σεβασμού στο δοκιμαζόμενο από τις άστοχες επιλογές μας πόρο που αρχίζει να σπανίζει επικίνδυνα στο νησί.

Φωτογραφία καρστικού ασβεστολιθικού υποβάθρου στο Παλιό Πυλί της Κω, με τον φυσικό υπέροχο χλοοτάπητα στους πρόποδες του Ψωριάρη χωρίς απαιτήσεις σε νερό, αυτό που θα έπρεπε να είχαν τα ξενοδοχεία, τα σπίτια μας, όλοι οι κήποι της Κω και όχι μόνο. 

Είναι γνωστό ότι η χώρα μας και τα νησιά μας είναι γεμάτα από καρστικά τοπία, υδροφορείς. Η Κως είναι μια ευλογημένη γη σε νερά και αυτό εν μέρει οφείλεται και στην καρστική γεωμορφολογία της .Για χιλιάδες χρόνια, τα ανθρακικά πετρώματα όπως ο ασβεστόλιθος , ο δολομίτης διαλύονται σχηματίζοντας πολύπλοκα υπόγεια δίκτυα καναλιών, σπηλαίων και ρηγμάτων. Από αυτές τις πηγές προέρχεται ένα σημαντικό μέρος του νερού που πίνουμε.

Εκείνο που είναι ελάχιστα γνωστό είναι η ρύπανση των υπόγειων υδάτων σε καρστικές περιοχές: Τώρα υπάρχουν καλύτερα μοντέλα αναφέρει μία νέα μελέτη.Αυτά τα μοντέλα είναι απαραίτητα για την αποτελεσματική διαχείριση της ποιότητας του καρστικού νερού και τον σχεδιασμό στρατηγικών πρόληψης της ρύπανσης.

Οι νέες εξελίξεις στη μοντελοποίηση της μεταφοράς ρύπων προσφέρουν μια σαφέστερη εικόνα για το πώς να προστατεύσουμε τους καρστικούς υδροφορείς.

Τα καρστικά υπόγεια ύδατα αποτελούν ζωτικούς πόρους, παρέχοντας πόσιμο νερό σε σχεδόν το 10% του παγκόσμιου πληθυσμού. Ωστόσο, οι ανθρώπινες δραστηριότητες και η παγκόσμια αλλαγή έχουν υποβαθμίσει την ποιότητα των καρστικών υδάτων και τα εξαρτώμενα οικοσυστήματα.

Ένα νέο άρθρο στο Reviews of Geophysics διερευνά τη μεταφορά ρύπων σε καρστικά υπόγεια ύδατα και τις πρόσφατες προσπάθειες για τη μοντελοποίησή της. Οι συγγραφείς δίνουν μια επισκόπηση των καρστικών υδροφορέων, τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες μοντελοποιούν τη μεταφορά ρύπων και τις μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις.

Τι είναι οι καρστικοί υδροφορείς και πού σχηματίζονται;

Οι καρστικοί υδροφορείς είναι υπόγειες δεξαμενές νερού που αναπτύσσονται σε διαλυτά πετρώματα όπως ασβεστόλιθος ή δολομίτης. 

Για χιλιάδες χρόνια, αυτά τα πετρώματα διαλύονται σχηματίζοντας πολύπλοκα υπόγεια δίκτυα καναλιών, σπηλαίων και ρηγμάτων (Σχήμα 1). Αυτά τα μοναδικά συστήματα βρίσκονται σε όλο τον κόσμο - από το Καστελόριζο έως τις Δειναρικές Άλπεις - και παρέχουν πόσιμο νερό για σχεδόν έναν στους δέκα ανθρώπους παγκοσμίως, υποστηρίζοντας παράλληλα τη λειτουργία των οικοσυστημάτων.

Σχήμα 1: Εννοιολογικές αναπαραστάσεις των διεργασιών μεταφοράς σε καρστικό υδροφορέα σε διαφορετικές χωρικές κλίμακες. α) Τρισδιάστατο διάγραμμα μπλοκ μιας κλίμακας καρστικού υδροφορέα, β) κλίμακα υδροφορέα, γ) κλίμακα γεώτρησης, δ) κλίμακα μονού ρήγματος, ε) επίπεδο κλίμακας πόρων (περιγράφεται στον Αντιπροσωπευτικό Στοιχειώδη Όγκο, REV). Εδώ, η υποβάθμιση των ρύπων περιγράφεται από τον χημικό μετασχηματισμό που επηρεάζεται από φυσικές, χημικές και (βιογεω)χημικές διεργασίες. Το σχήμα περιγράφει μόνο την ανθρωπογενή μόλυνση υποδεικνύοντας τις διάχυτες (επιφανειακές) και σημειακές πηγές, επειδή και οι δύο αποτελούν βασικές πηγές μόλυνσης σε καρστικούς υδροφορείς. Από: Çallı et al. [2025].

Γιατί είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τους καρστικούς υδροφορείς;

Οι καρστικοί υδροφορείς είναι ζωτικοί και ευάλωτοι. Αντιδρούν γρήγορα στις περιβαλλοντικές αλλαγές και οι ρύποι μπορούν να εξαπλωθούν γρήγορα μέσω των χαρακτηριστικών υπόγειων δικτύων τους. Επειδή το νερό κινείται τόσο γρήγορα και μέσω απρόβλεπτων οδών, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε για πόσο καιρό θα επιμένουν οι ρύποι ή πού θα πάνε. Η κατανόησή τους είναι το κλειδί για την εξασφάλιση ασφαλούς πόσιμου νερού και την προστασία των οικοσυστημάτων που εξαρτώνται από αυτούς.

Ποιες είναι οι κύριες πηγές μόλυνσης στους καρστικούς υδροφορείς;

Οι ρύποι προέρχονται τόσο από φυσικές όσο και από ανθρωπογενείς πηγές. Τα βιομηχανικά χημικά, οι γεωργικές απορροές, τα λύματα και οι αλλαγές στη χρήση γης αποτελούν συνήθεις απειλές. Ακόμη και φυσικά στοιχεία όπως το αρσενικό ή το ουράνιο μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο εάν διαλυθούν στα υπόγεια ύδατα. Λόγω των λεπτών εδαφών και του ταχέως κινούμενου νερού στους καρστικούς υδροφορείς, υπάρχει λίγος χρόνος ή χώρος για να φιλτραριστούν ή να αποικοδομηθούν αυτοί οι ρύποι πριν εξαπλωθούν (Σχήμα 1).

Πώς παρακολουθούν οι επιστήμονες τη μόλυνση στους καρστικούς υδροφορείς;

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν δοκιμές ιχνηθέτη-προσθέτοντας μια ακίνδυνη χρωστική ουσία ή χημική ουσία στο νερό και παρακολουθώντας πού πηγαίνει-για να χαρτογραφήσουν τη ροή του νερού. Αναλύουν επίσης φυσικούς «ιχνηθέτες» όπως ισότοπα ή χημικά σήματα που υπάρχουν ήδη στο νερό. Αυτές οι τεχνικές μας βοηθούν να κατανοήσουμε πόσο γρήγορα ταξιδεύει το νερό, πόσο καιρό παραμένει υπόγεια και πώς αναμειγνύονται διαφορετικές πηγές (Σχήμα 2). Αυτές οι πληροφορίες είναι απαραίτητες για την πρόβλεψη κινδύνων μόλυνσης και υποστηρίζουν τις προσπάθειες για την προστασία των καρστικών υδάτινων πόρων.

Σχήμα 2: Παρακολούθηση χωροχρονικών κατανομών ρύπων σε καρστικά συστήματα. Εδώ, τα ακρωνύμια Adv , Dis και Diff αναφέρονται σε διεργασίες μεταφοράς (ή ροή μεταφοράς), διασποράς και διάχυσης, αντίστοιχα. Τα Sp (προσρόφηση) και Rc (χημική αντίδραση) υποδεικνύουν την επίδραση των διεργασιών επιβράδυνσης και αντίδρασης στην κίνηση του νέφους διαλυμένης ουσίας. Στο σχήμα, τα C0 και C αναφέρονται στην αρχική συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας και στη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας σε μια δεδομένη χρονική στιγμή, αντίστοιχα. Εδώ, το t i υποδεικνύει τον πρώτο χρόνο ανίχνευσης της διαλυμένης ουσίας που μας ενδιαφέρει (π.χ., στο φρεάτιο παρατήρησης) και το t obs αναφέρεται στις παρατηρούμενες συγκεντρώσεις κατά τη χρονική στιγμή ενδιαφέροντος. Στο σχήμα, τα αμφίδρομα κόκκινα βέλη υποδεικνύουν την ανταλλαγή διαλυμένης ουσίας/μάζας μεταξύ του αγωγού και της μήτρας. Από: Çallı et al. [2025] .

Τι είδους μοντέλα αναπτύσσονται για την παρακολούθηση της κίνησης των ρύπων εντός των καρστικών οικοσυστημάτων;

Οι ερευνητές αναπτύσσουν υπολογιστικά μοντέλα που προσομοιώνουν τον τρόπο με τον οποίο το νερό και οι ρύποι κινούνται μέσω του σύνθετου καρστικού δικτύου. Αυτά τα μοντέλα κυμαίνονται από απλοποιημένες, μεγάλης κλίμακας αναπαραστάσεις έως λεπτομερείς προσομοιώσεις της καρστικής ροής μέσω αγωγών και ρηγμάτων (Σχήμα 3). Μας βοηθούν να διερευνήσουμε διαφορετικά σενάρια - όπως το πώς ένας ρύπος μπορεί να εξαπλωθεί μετά από μια πλημμύρα ή πώς οι αλλαγές στη χρήση γης επηρεάζουν την ποιότητα του νερού. Επομένως, είναι απαραίτητα για την αποτελεσματική διαχείριση της ποιότητας του καρστικού νερού και τον σχεδιασμό στρατηγικών πρόληψης της ρύπανσης.

Σχήμα 3: Γενική ταξινόμηση μοντέλων προσομοίωσης καρστ με βάση την παραμετροποίηση του μοντέλου, λαμβάνοντας υπόψη την πολυπλοκότητα της διαδικασίας και τις απαιτήσεις δεδομένων. α) Σύλληψη των φυσικών ορίων του καρστικού υδροφορέα που απεικονίζονται από την γκριζωπή περιοχή με έναν καρστικό αγωγό και δίκτυο αγωγών που υποδεικνύονται με μπλε χρώμα (οι κενοί κύκλοι περιγράφουν επίσης τις καταβόθρες/κύματα κατά μήκος του δικτύου αγωγών), β) Χωρικά συγκεντρωμένα μοντέλα προσομοίωσης καρστ που απεικονίζονται με βάση την κατανομή της συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας σε διαφορετικά καρστικά διαμερίσματα, συμπεριλαμβανομένων των επικαρστικών, των αγωγών και της μήτρας, γ) Χωρικά κατανεμημένα μοντέλα προσομοίωσης καρστ που περιγράφονται λαμβάνοντας υπόψη τη χωρική κατανομή της συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας. Η ταξινόμηση είναι προσαρμοσμένη από τους Hartmann et al. [2014] . Εδώ, περιγράφεται μια δοκιμή ιχνηθέτη μόνο για να καταδειχθούν οι χωρικές κατανομές του νέφους ρύπανσης σε δύο κύριες προσεγγίσεις προσομοίωσης καρστ. Από: Çallı et al. [2025].

Ποιες είναι μερικές από τις προκλήσεις της μοντελοποίησης καρστικών μεταφορών;

Η μεγαλύτερη πρόκληση είναι η ετερογένεια—τα καρστικά συστήματα είναι απίστευτα μεταβλητά σε όλες τις κλίμακες. Συχνά δεν έχουμε λεπτομερή δεδομένα σχετικά με το σχήμα των υπόγειων αγωγών, τις ταχύτητες ροής ή τις χημικές συνθήκες. Αυτό καθιστά δύσκολη την κατασκευή αξιόπιστων μοντέλων. Ακόμη και μικρές αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο κινείται το νερό μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τη συμπεριφορά των ρύπων, επομένως η βελτίωση της ακρίβειας του μοντέλου αποτελεί σημαντικό ερευνητικό επίκεντρο.

Ποιες πρόσθετες προσπάθειες έρευνας, δεδομένων ή μοντελοποίησης απαιτούνται για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων;

Χρειαζόμαστε καλύτερα δεδομένα πεδίου -από δοκιμές ιχνηθετών, παρακολούθηση υπόγειων υδάτων και χαρτογράφηση- για τη βαθμονόμηση και την επικύρωση μοντέλων. Οι πρόοδοι στην τηλεπισκόπηση και τη μηχανική μάθηση προσφέρουν επίσης νέα εργαλεία. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί στην ενσωμάτωση υδρολογικών, χημικών και βιολογικών διεργασιών και στη μετατροπή των αποτελεσμάτων των μοντέλων σε εφαρμόσιμες αποφάσεις. Η συνεργασία μεταξύ των επιστημονικών κλάδων είναι το κλειδί για τη (καλύτερη) κατανόηση, διαχείριση και προστασία των καρστικών υδάτινων πόρων σε έναν κόσμο που αλλάζει.

Γεωδίφης με πληροφορίες από το eos.org

 περισσότερα,

Το Editors' Vox είναι ένα ιστολόγιο του Τμήματος Εκδόσεων της AGU.

 Çallı, K. Ö., and A. Hartmann (2025), Groundwater pollution in karst regions: toward better models, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO255022. Published on 22 July 2025.

https://eos.org/editors-vox/groundwater-pollution-in-karst-regions-toward-better-models

https://vimatisko.gr/katigoria/kentriki-1/kataggelia-katoikoy-antimaxeias-xoris-nero-gi?fbclid=IwY2xjawLtj61leHRuA2FlbQIxMQABHnQThKfqbScznlqd3eZOsVSx52H2YNIHr6JX-F5A9f1Y5mvp-m6xVnziAY--_aem_ErHdRz8i-gXLupK7uLIHLQ