Overbrug af grundvand har permanent reduceret evnen til vandlagring i San Joaquin Valleys

Årtier med overpumpende grundvand har irreversibelt ændret lerlag i dele af Californiens Central Valley, får jorden til at synke og permanent reducerer dens evne til at lagre vand, viser en ny satellit fjernmåling undersøgelse.

Forskningen, udgivet af forskere fra Stanford online i tidsskriftet Forskning i vandressourcer , afslører, at jord i statens San Joaquin-dal (omtrent den sydlige halvdel af Central-dalen) sank næsten 85 cm under en nylig tørke på grund af overpumpning. Dette udmønter sig i et permanent tab af naturlig vandlagerkapacitet på mellem 336, 000 og 606, 000 acre fødder; en acre-foot er lig med 326, 000 gallon. Til sammenligning, Hetch Hetchy Reservoir, der leverer vand til San Francisco (og Stanford) har en kapacitet på omkring 360, 000 acre-fødder.

San Joaquin -dalen er en af ​​USAs største landbrugscentre, dyrker en anslået afgrøde til en værdi af 17 milliarder dollars om året. De nye fund kommer, ligesom staten oplever sin vådeste sæson i år efter en forlænget, rekordsætende tørke. "Californien får al denne regn, men i den centrale dal, der har været tab af plads til at gemme det, "sagde studieforfatter Rosemary Knight, hvem er George L. Harrington -professor ved Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab.

Reduceret opbevaring

Knight og hendes kolleger brugte data erhvervet med en satellitteknologi kaldet Interferometric Synthetic Aperture Radar, eller InSAR, at måle centimeters skalaændringer i højden i San Joaquin-dalen mellem 2007 og 2010. "Vores arbejde er et godt eksempel på brugen af ​​jordobserverende satellitter til at besvare jordnære spørgsmål om bæredygtigheden af ​​vandressourcer, "sagde studieforfatter Thomas Farr, forsker ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien.

Med InSAR -dataene holdet var i stand til at beregne mængden af ​​nedsynkning - eller synke - landet oplevede. Nedfældning sker, når vandtrykket i undergrunden falder under et kritisk niveau på grund af for meget fjernelse af grundvand, fører til sedimentering. "Når du pumper grundvand ud af en akvifer, vandtrykket i sedimentets små porer falder, "sagde studiens første forfatter Ryan Smith, en doktorand i Knights lab. "Det reducerer akviferens evne til at holde jorden ovenover og får den til at kollapse. Det kollaps manifesterer sig ved overfladen som nedsynkning."

Hvis der udvindes for meget vand, især fra lerlag, komprimeringen bliver irreversibel, og jordens evne til at tilbageholde vand reduceres permanent. "Når der tages for meget vand ud af ler, dens struktur omarrangeres på mikroskopisk niveau, og den sætter sig i en ny konfiguration, der har mindre lagerplads, "sagde Knight, som også er tilknyttet Stanford Woods Institute for the Environment.

Dette gør det ikke kun vanskeligere at lagre vand i fremtiden, det gør det også sværere at trække eksisterende vand ud i nutiden. "Det er som at prøve at suge vand fra et virkelig tyndt halm, "Sagde Knight." Det tryk, der skal udøves for at trække vandet ud, bliver større og større, efterhånden som lerstrukturen falder sammen. "

Forskerne undersøgte kun InSAR -data indsamlet i tørketiden mellem 2007 og 2010. Siden da har Californien har oplevet en mere alvorlig tørke, fra 2012 til 2016.

”Jeg synes, det er sikkert at sige, at den seneste tørke kan have forårsaget mindst lige så meget, eller endnu mere, nedsynkning og permanent komprimering i regionen end den sidste, "Sagde Smith. Han pegede på nylige InSAR -data, der ikke er inkluderet i denne undersøgelse, og som viser yderligere nedsynkning fra den seneste tørke.

Forbedre genopladning

En måde landmænd i regionen kunne afhjælpe problemet, Ridder sagde, er at undgå at trække vand fra lerlag og i stedet pumpe fra sand- og gruslag, som lettere oplades og er mindre modtagelige for permanent komprimering.

Indtil for nylig, imidlertid, at skelne lerlag fra sand og grus fra overfladen krævede boring af dyre brønde. Men Knights gruppe tester en ny geofysisk elektromagnetisk metode, der involverer at flyve en helikopter udstyret med instrumenter, der er i stand til at afbilde undergrunden fra luften for at skabe et tredimensionelt lerkort, sand- og grusaflejringer.

"Med det rigtige geofysiske værktøj, "Ridder sagde, "vi kan ikke kun bedre forstå sammensætningen af ​​undergrunden, men også hjælpe med at guide pumpning og genopladning af grundvand. "