El Prince Sultan bin Abdulaziz International Prize for Water (PSIPW) es el premio más importante en el campo de la ingeniería del agua a nivel mundial. En su novena edición, la organización ha reconocido las contribuciones científicas en el campo de las aguas subterráneas del investigador valenciano J. Jaime Gómez-Hernández, cuyo trabajo se ha centrado en resolver el problema inverso en hidrogeología (el proceso de calcular los factores causales que producen un conjunto de observaciones).
J. Jaime Gómez-Hernández es uno de los científicos más reconocidos a nivel mundial en el ámbito de la Hidrogeología. Es catedrático de Ingeniería Hidráulica en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de la UPV y responsable del grupo de Hidrogeología del IIAMA-UPV.
Sobre este galardón y sobre su contribución a la investigación del agua, hablamos con él en iAgua.
Pregunta: ¿Qué significa para usted ganar el Prince Sultan bin Abdulaziz International Water Prize for Groundwater?
Respuesta: Este premio, que se entrega bienalmente, es, sin lugar a duda, el premio con más prestigio y mejor dotado económicamente que se entrega, mundialmente, en el ámbito de la investigación en recursos hidráulicos. Tiene cinco categorías y, en mi caso, lo he recibido en la categoría de aguas subterráneas. Es el mayor reconocimiento al que podía aspirar y estoy especialmente satisfecho ya que refrenda la calidad de mi trabajo investigador de los últimos 35 años. Espero que la ceremonia de entrega, planeada en la sede de la ONU en Nueva York, pueda llevarse a cabo, y que me acompañe mi mujer, sin cuyo apoyo continuado este logro no hubiera sido posible.
P.- ¿Qué le motivó a presentarse a este Premio?
R.- Este premio se instauró hace ya 18 años, es decir, ha tenido ocho ediciones anteriores, y mirando el elenco de investigadores que lo han recibido, se puede constatar que las personas que lo han recibido son los referentes en sus respectivas áreas de investigación. En mi caso investigo sobre el uso de técnicas numéricas e informáticas para el análisis de las aguas subterráneas.
Estoy especialmente satisfecho ya que refrenda la calidad de mi trabajo investigador de los últimos 35 años
Precisamente, el alto componente matemático de esta investigación fue reconocido por la International Association for Mathematical Geosciences con la medalla William Christian Krumbein 2020 --la máxima distinción que otorga esta asociación bienalmente a investigadores que han desarrollado su carrera en la aplicación de las matemáticas al estudio de las Ciencias de la Tierra-- algo de lo que ya se hizo eco iAgua en noviembre pasado. Pero volviendo a la pregunta inicial, el motivo por el que me presenté a este premio era el convencimiento de que mi labor investigadora en aguas subterráneas había sido pionera en muchos aspectos, era referente internacional, y, por tanto, podía ser objeto de este reconocimiento.
P.- ¿Podría detallarnos en qué ha consistido el trabajo de investigación que le ha hecho ganador del Premio?
R.- Como puede leerse en la breve descripción del premio en la página web del mismo, el premio se otorga por trabajos pioneros en la solución del problema inverso en hidrogeología, por proponer la importancia de una nueva descripción de la heterogeneidad de los acuíferos (más allá del clásico uso de los modelos gaussianos), y por el desarrollo de una técnica específica de modelación estocástica inversa conocida como el método auto-calibrante que, en su día, supuso un cambio de paradigma en la modelación de los acuíferos.
P.- ¿Podría extenderse en la explicación de estos conceptos y cómo se aplica a las aguas subterráneas?
R.- Aunque todo empezó durante la realización de mi maestría en Hidrogeología Aplicada seguida de mi doctorado en Geoestadística Aplicada a la Evaluación de Recursos Naturales en la Universidad de Stanford (EE. UU.), el empuje a mi investigación ocurrió a mi regreso a España y al interés que mostró la Empresa Nacional de Residuos Radioactivos (ENRESA) sobre mis trabajos desarrollados durante en mis tesis de máster y doctoral. Estamos hablando de los años noventa del siglo pasado. En aquel momento, había un programa activo para la búsqueda de un emplazamiento geológico profundo donde almacenar los residuos radioactivos procedentes de las centrales nucleares españolas. (Hoy en día ese programa está parado y se ha optado por la solución provisional de los conocidos como almacenamientos temporales individuales, ATI, a construir en cada central nuclear, a la espera de que el almacén temporal centralizado, ATC, de Villar de Cañas se construya).
En un almacenamiento geológico profundo, el agua es el agente último que puede movilizar la radioactividad del depósito hacia la biosfera, siendo la roca dónde se construye el almacenamiento la última barrera que puede prevenir ese desplazamiento. Era por tanto de máximo interés conocer lo mejor posible cómo se desplaza el agua (contaminada radioactivamente) a través de la roca. Ese movimiento sigue las mismas reglas que el del agua que se mueve en los acuíferos, por lo que los que trabajábamos en la modelación de acuíferos fuimos llamados para ayudar en la modelación de esa barrera geológica. Durante una decena larga de años, la inversión (por parte de ENRESA, a la par que el resto de empresas gestoras de residuos radioactivos de otros países) en investigación hidrogeológica alcanzó niveles desconocidos hasta la fecha.
Investigo sobre el uso de técnicas numéricas e informáticas para el análisis de las aguas subterráneas
El problema no era banal ni simple, conocer cómo se desplazaría el agua saliendo de un repositorio a centenares de metros de profundidad, sabiendo que era imposible conocer con detalle las características geológicas de la formación donde no se hubiera tomado muestras, y que por tanto cualquier predicción a realizar iría siempre cargada de incertidumbre (el mismo tipo de incertidumbre que tienen las predicciones de los partes meteorológicos diarios). Para poder abordar este problema, el de modelar una zona donde tenemos información puntual y dispersa sobre el medio a modelar, los métodos estocásticos inversos son los más apropiados. Estos métodos pretenden proporcionar la mejor descripción posible del almacenamiento de residuos o de un acuífero, donde nunca será posible conocerlo con exactitud (al contrario que, por ejemplo, un mapa topográfico, que hoy en día es posible definir con gran exactitud sobre cualquier zona de la superficie terrestre), en base a la información disponible sobre el mismo. Esta información la podemos clasificar en dos categorías, la que describe los parámetros del acuífero, como pueda ser la conductividad hidráulica o la porosidad, y la que describe el estado del acuífero, como pueden ser los niveles de agua en los pozos, o los caudales descargados por las fuentes.
Existe una relación causal entre ambos tipos de información que se formaliza en una ecuación de estado, esta ecuación permite conocer el estado del sistema en función de los valores de los parámetros, pero para poder resolver la ecuación de estado se necesita saber el valor de los parámetros en todo el acuífero, no es suficiente con conocer esos parámetros en unos pocos puntos. Los modelos inversos pretenden determinar esa distribución espacial de los valores de los parámetros del acuífero a partir de información dispersa sobre el estado del sistema. Es decir, tenemos conocimiento de las alturas piezométricas y de caudales en el acuífero en algunos pozos, conocemos la ecuación de estado que permite conocer esos valores en función de las conductividades y las porosidades del acuífero; el modelo inverso lo que pretende es determinar los valores de los parámetros en función de los valores del estado. Estamos resolviendo la ecuación de estado a la inversa. Con la complicación añadida de que, puesto que no tenemos información exhaustiva sobre el estado del sistema en la totalidad del acuífero, existen muchas combinaciones de valores de los parámetros que serían consistentes con ese estado. La modelación estocástica inversa pretende determinar todas las posibles distribuciones espaciales de las conductividades y de las porosidades del acuífero que podrían dar como resultado los valores de piezometría y caudales observados.
Uno de los problemas recurrentes en todas las demarcaciones hidrográficas es el estado cuantitativo y cualitativo de las masas de agua subterránea
El análisis posterior de todos esos modelos nos permite hacer una evaluación de la incertidumbre que existe sobre los parámetros y las variables de estado. En el contexto de la gestión de los residuos radioactivos, el poder conocer esa incertidumbre era fundamental, y las agencias exigen que la contención de los residuos se asegure con niveles de incertidumbre muy bajos, entiendo que es imposible hacer una predicción sobre el comportamiento de los residuos en el almacenamiento con un 100% de fiabilidad.
En aquellos años, formulamos nuevos conceptos asociados a la modelación inversa, y concretamente, la necesidad de usar un enfoque estocástico que permitiera caracterizar las incertidumbres en las predicciones de los modelos de flujo subterráneo y transporte de masa en el subsuelo. Y aprovecho para reconocer que todo este trabajo no hubiera sido posible sin la colaboración de mis doctorandos y mis compañeros en la Universitat Politècnica de València, donde he desarrollado toda mi labor investigadora desde mi regreso de EE. UU.
P.- ¿Cuáles son las principales fuentes de contaminación de las aguas subterráneas y qué contaminantes se encuentran con mayor frecuencia?
R.- En este momento estamos en la fase pública de los esquemas de temas importantes de la próxima fase de planificación hidrológica, previos a la elaboración de los nuevos planes hidrológicos. Uno de los problemas recurrentes en todas las demarcaciones hidrográficas es el estado cuantitativo y cualitativo de las masas de agua subterránea. Concretamente, en la demarcación del Júcar los tres problemas que se detectan con relación a la contaminación de los acuíferos son la contaminación por nitratos, por productor fitosanitarios y por intrusión marina, que no es un contaminante propiamente dicho pero que es de especial importancia en la gestión de los acuíferos costeros.
P.- Bajo su punto de vista, ¿cuáles son los principales retos y dificultades a los que se enfrenta la investigación del sector del agua?
R.- La principal dificultad que afecta a la investigación en el sector del agua, como en el resto de sectores, es la falta de financiación. La inversión en investigación en España es una fracción del producto interior bruto que está muy por debajo de países punteros como Israel, Estados Unidos, Finlandia o Alemania, algunos de los cuales más que triplican el porcentaje español. Y por debajo de la media de la Unión Europea, que es del 2%. Pero la investigación en aguas subterráneas adolece de un reto adicional y es la invisibilidad del recurso. Aunque nadie debería de dudar de la importancia de investigar sobre el recurso subterráneo, el hecho de que no haya grandes infraestructuras asociadas al mismo, parece restarle impacto mediático y, como consecuencia, financiación en investigación y desarrollo. La falta de cultura científica está siendo patente durante estos meses de pandemia, y sin ella, la financiación de la investigación parece innecesaria. No es suficiente que los investigadores nos rebelemos solicitando mayor financiación y más agilidad en la gestión; es necesario que la clase política y el pueblo en general reclame el aumento de la inversión en investigación porque, a la larga, esa inversión revertirá con creces en el beneficio de la sociedad.
P.- ¿Por qué es importante la investigación del recurso hídrico?
R.- Sin agua no hay vida. Un tercio de la población mundial se abastece de aguas subterráneas. En muchas zonas del mundo, el agua subterránea es la única fuente segura del recurso hídrico. La mejora del conocimiento del recurso, mejorará su gestión y su uso.
