NASA-data viser, at Californiens San Joaquin Valley stadig synker

Siden 1920'erne, overdreven pumpning af grundvand ved tusindvis af brønde i Californiens San Joaquin Valley har fået jord i dele af dalen til at synke, eller synke, med så meget som 28 fod (8,5 meter). Denne nedsynkning forværres under tørke, når landmænd er stærkt afhængige af grundvand for at opretholde en af ​​de mest produktive landbrugsregioner i nationen.

Langtidssynkning er en alvorlig og udfordrende bekymring for Californiens vandforvaltere, sætte statslige og føderale akvædukter, diger, broer og veje med risiko for skade. Allerede, landsynkning har beskadiget tusindvis af offentlige og private grundvandsboringer i hele San Joaquin-dalen. Desuden, nedsynkningen kan permanent reducere lagerkapaciteten af ​​underjordiske grundvandsmagasiner, truer fremtidige vandforsyninger. Det er også dyrt. Selvom der ikke er noget omfattende skøn over skadesomkostninger forbundet med nedsynkning, statslige og føderale vandmyndigheder har brugt anslået 100 millioner dollars på indsynkningsrelaterede reparationer siden 1960'erne.

For at bestemme, i hvilket omfang yderligere grundvandspumpning forbundet med Californiens nuværende historiske tørke, som begyndte i 2012, har påvirket jordsynkningen i Central Valley, Californiens Department of Water Resources (DWR) bestilte NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, at bruge sin ekspertise i at indsamle og analysere luftbårne og satellitradardata. En indledende rapport af JPL-fundene (aug. 2015) analyserede radardata fra flere forskellige sensorer mellem 2006 og begyndelsen af ​​2015. På grund af den fortsatte tørke, DWR bestilte efterfølgende JPL til at indsamle og analysere nye radarbilleder fra 2015 og 2016 for at opdatere DWR på landsynkningen.

Hvor meget synker?

Adskillige problemsteder identificeret i den første rapport fortsætter med at aftage med hastigheder så høje som 2 fod (0,6 meter) om året. Signifikant nedsynkning blev målt i to nedsynkningsskåle beliggende nær byerne Chowchilla, syd for Merced; og Corcoran, nord for Bakersfield. Disse skåle dækker hundredvis af kvadratkilometer og fortsatte med at vokse sig bredere og dybere mellem maj 2015 og september 2016. Maksimal nedsynkning i denne periode var næsten 2 fod (0,6 meter) i Corcoran-området og omkring 16 tommer (41 centimeter) nær Chowchilla . Nedsynkningen er også intensiveret nær Tranquility i Fresno County i løbet af det sidste år, hvor landoverfladen har sat sig op til 20 tommer (51 centimeter) i et område, der strækker sig 7 miles (11 kilometer). Nedsynkning i disse områder påvirker akvædukter og oversvømmelseskontrolstrukturer.

Små mængder landsynkning blev også identificeret i Sacramento Valley nær Davis og Arbuckle. Et lille område observeret for første gang i Sierra Valley, nord for Lake Tahoe, viser omkring 6 tommer (15 centimeter) indsynkning.

JPL-forskere plottede historien om nedsynkning af flere steder i de kortlagte områder og fandt ud af, at for nogle områder i San Joaquin-dalen, nedsynkning faldt i løbet af vinteren 2015-16, da nedbør matchede afgrødevandets behov.

"Selvom vi kan se den effekt, regn har på nedsynkning, vi ved, at vi har haft et grundvandsunderskud i nogen tid, så det vil tage lang tid at genopfylde disse reservoirer, " sagde JPL-rapportens medforfatter Tom Farr.

Rapportopdateringen undersøgte også Californiens sydlige centrale kyst, inklusive Ventura, Oxnard, Santa Barbara og nordpå til San Joaquin Valley, samt Santa Clara-dalen. Den fandt ingen større nedsynkningsområder i disse regioner, selvom et kendt område med indsynkning i Cuyama-dalen blev observeret at have fortsat landsynkning.

JPL-rapportens medforfatter, Cathleen Jones, sagde, at det at være i stand til at lokalisere, hvor nedsynkning sker, hjælper vandressourceforvaltere med at bestemme, hvorfor det sker.

"Hvis du ser en nedsynkningsskål, så sker der noget i midten af ​​skålen, som får jorden til at synke – f.eks. høje niveauer af grundvandspumpning, " sagde Jones. "Vi kan lokalisere problemsteder, så staten kan fokusere på disse områder, spare penge og ressourcer. Vi finder nålen i høstakken, så at sige."

Hvordan undersøgelsen blev udført

For at opnå sænkningsmålingerne, JPL-forskere sammenlignede flere satellit- og luftbårne interferometriske syntetiske aperture-radarbilleder (InSAR) af Jordens overflade, der blev erhvervet så tidligt som i 2006, for at producere kort, der viser, hvordan nedsynkning varierer over tid og rum. InSAR bruges rutinemæssigt til at producere kort over overfladedeformation med en nøjagtighed på cirka halv tomme (centimeter-niveau).

Indsynkningskortene i den nye rapport blev skabt ved at analysere satellitdata fra European Space Agencys Sentinel-1A-satellit fra marts 2015 til sept. 2016, og fra NASAs luftbårne Uninhabited Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar (UAVSAR) fra marts 2015 til juni 2016. De nye data supplerer de data, der blev brugt i den tidligere rapport fra Japans PALSAR (2006 til 2010), Canadas Radarsat-2 (maj 2014 til januar 2015) og UAVSAR (juli 2013 til marts 2015).

Hvordan nedsynkning påvirker centrale californiske vandforsyningsruter

Den højopløste luftbårne UAVSAR-radarkortlægning var fokuseret på Californiens akvedukt, hovedpulsåren i State Water Project, som forsyner 25 millioner californiere og næsten en million hektar landbrugsjord. Akvædukten er et system af kanaler, rørledninger og tunneler, der fører vand 444 miles (715 kilometer) fra Sierra Nevada og Northern/Central California-dalene til det sydlige Californien.

JPL -rapporten viser, at lokal nedsænkning, der direkte påvirker akvedukten, er i gang, med maksimal nedsynkning af strukturen, der når 25 tommer (64 centimeter) nær Avenal i Kings County. Som et resultat af nedsynkning i dette område siden den første akvæduktkonstruktion, akvædukten der kan nu bære et reduceret flow på kun 6, 650 kubikfod (188 kubikmeter) i sekundet - 20 procent mindre end dens designkapacitet på 8, 350 kubikfod i sekundet (236 kubikmeter i sekundet). Vandprojektoperatører skal reducere strømningerne i de sektioner, der er sunket for at undgå at overskride akvæduktens betonbredder.

DWR, som driver statens vandprojekt, analyserer, om det nedsynkningsskabte dyk i Californiens akvædukt vil påvirke leverancer til vanddistrikter i Kern County og det sydlige Californien. Hvis statens vandprojekttildeling er 85 procent eller mere, leverancen kan være forringet i år på grund af kumulative nedsynkningspåvirkninger i Avenal-Kettleman City-området.

Den nye NASA-analyse fandt også nedsynkning på op til 22 tommer (56 centimeter) langs Delta-Mendota-kanalen, en hovedpulsåre i Central Valley Project (CVP), drevet af U.S. Bureau of Reclamation. CVP'en leverer vand til cirka tre millioner acres landbrugsjord og mere end to millioner californiere.

Også omfartsvejen ved østsiden er bekymrende, et system designet til at transportere oversvømmelser fra San Joaquin-floden i Fresno County. Bypasset løber gennem et område med indsynkning, hvor jordoverfladen er sænket mellem 16 og 20 tommer (41 og 51 centimeter) siden maj 2015, oven på flere fods nedsynkning målt mellem 2008 og 2012. DWR samarbejder med lokale vanddistrikter for at analysere, om overfladedeformation kan forstyrre oversvømmelsesbekæmpelse, især da en tung Sierra-snepakke smelter dette forår. En 5-mile (8-kilometer) rækkevidde af Eastside Bypass blev hævet i 2000 på grund af nedsynkning, og DWR anslår, at det kan koste i størrelsesordenen 250 millioner dollars at erhverve sig servitutter til strømning og forbedringer af dige for at genoprette designkapaciteten i det forsænkede område.

"Sænkningsgraden i San Joaquin Valley, der er dokumenteret siden 2014 af NASA, er bekymrende og uholdbar, " sagde DWR-direktør William Croyle. "Sænkning har længe plaget visse regioner i Californien. Men de nuværende takster bringer infrastruktur, der betjener millioner af mennesker, i fare. Grundvandspumpning sætter nu selve systemet i fare, der bringer vand til San Joaquin -dalen. Situationen er uholdbar."

Den kommende NASA og ISRO (Indian Space Research Organisation) radarmission, NISAR, vil systematisk indsamle data over Californien og verden og vil være ideel til måling og sporing af ændringer i landsynkningen forbundet med grundvandspumpning, samt løft forbundet med naturlig og assisteret grundvandsgenopladning.