Modelagem hidrológica integrada para a previsão da variabilidade espaço-temporal da profundidade do lençol freático em turfeiras dinamarquesas

É amplamente conhecido que turfeiras artificialmente drenadas são fontes líquidas de gases de efeito estufa (GEE) para a atmosfera. Em turfeiras, a profundidade do lençol freático, isto é, a profundidade do nível da água (WTD), é um importante direcionador das emissões de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). Modelos hidrológicos integrados que simulam o fluxo subsuperficial transiente não saturado e saturado em turfeiras permitem o mapeamento da variabilidade espaço-temporal da WTD e, consequentemente, o impacto nos GEE em escalas de tempo diárias, sazonais e interanuais. Com isso, a modelagem hidrológica de turfeiras tem o potencial de apoiar estimativas mais precisas das emissões de GEE em comparação com os fatores de emissão padrão simples do IPCC e/ou estimativas médias de WTD a longo prazo utilizadas nos inventários nacionais de GEE predominantes. Aqui, aplicamos uma modelagem 3D de base física da WTD em uma turfeira altamente monitorada, como um estudo de caso que representa solos comuns de turfeiras drenadas e degradadas na Dinamarca. O modelo em escala de bacia hidrográfica baseia-se em um avanço do National Hydrological Model of Denmark executado na ferramenta de simulação numérica MIKE-SHE/MIKE-Hydro. Identificamos os principais processos que governam a dinâmica da WTD em turfeiras no modelo e desenvolvemos um novo esquema de calibração de parâmetros com foco na dinâmica da WTD. Utilizamos funções-objetivo adaptadas a séries temporais de WTD, combinando componentes individuais de uma versão modificada do Kling-Gupta Efficient (KGE) com filtros passa-baixa e passa-alta para separar o sinal de WTD em padrões sazonais e respostas de precipitação de curto prazo. O uso do algoritmo Pareto Archived Dynamically Dimensioned Search (PADDS) para obter a fronteira de Pareto permite a pós-ponderação de funções-objetivo para uma análise ideal de trade-off. O modelo é calibrado na escala de 100m e uma execução direta com os valores de parâmetros ideais demonstra o mapeamento da dinâmica e das estatísticas da WTD para uso potencial em inventários de GEE na escala de 20m. Essas conquistas levarão a uma representação mais robusta da hidrologia de turfeiras em modelos hidrológicos, facilitarão a análise de hotspots e momentos críticos nas emissões de GEE e possibilitarão a análise baseada em cenários das mudanças climáticas e dos impactos do manejo na dinâmica da WTD em turfeiras. Isso apoiará as estratégias dinamarquesas de reumidificação e uma melhor extrapolação em escala das emissões de GEE para os inventários nacionais.