Forskere sporer grundvandstab under tørke i Californias Central Valley

En ny undersøgelse af forskere fra UCLA og University of Houston afslører et betydeligt grundvandstab i Californiens Central Valley under den seneste tørke og giver anledning til spørgsmål om bæredygtighed for det vigtige landbrugsområde.

Forskere sporede netto grundvandsforbrug i Central Valley fra 2002 til 2016, som omfattede to tørker, en fra 2007 til 2009 og den mere alvorlige tørke fra 2012 til 2016. Californiens Central Valley er mere end 18, 000 kvadratkilometer fra kysten til Sierra Nevada -bjergene og er en af ​​de største landbrugsknudepunkter i USA, leverer mere end halvdelen af ​​den amerikanske frugt, grøntsags- og nøddeafgrøder.

I de to tørkeperioder, i alt 16,5 kubik kilometer og 40 kubik kilometer vand gik tabt, henholdsvis, ifølge undersøgelsen offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve . Den seneste tørke tegnede sig for mere end 10 kubik kilometer vand tabt om året. Forskere tilskrev dette til reduceret nedbør og snesmeltning, en ændring i den type afgrøder, der dyrkes og varmere temperaturer.

"For perspektiv, mængden af ​​materiale forbundet med udbruddet af Mount St. Helens i 1980 var omkring en kubik kilometer, "sagde Dennis Lettenmaier, UCLA professor i geografi, der ledede undersøgelsen. "Så, vi taler om 40 gange det beløb i den seneste tørke. "

I tørkeperioder er Central Valley -landmænd tvunget til at bruge brønde til at erstatte vand, der typisk kommer fra Colorado -flodbassinet og Sierra Nevada -bjergene. Tilføjelse af sværhedsgraden af ​​grundvandsudtømning, tørken 2012–2016 faldt sammen med landmænd i Central Valley, der overgik fra rækkeafgrøder til mere højværdi, tørstige afgrøder som mandler, pistacienødder og valnødder, som dyrkes i lunde. I modsætning til rækkeafgrøder, træafgrøder kan ikke efterlades brak i tørre år uden at bringe træerne i fare, og dermed fremtidige afgrøder.

Stigningen i grundvandstabet skete selv med en reduktion i mængden af ​​kunstvandet jord, hvilket faldt 7 procent fra 2007 til 2009 i forhold til tørken 2012–2016. Højere temperaturer i den seneste tørkeperiode og overgangen fra række til træafgrøder, tegnede sig for størstedelen af ​​stigningen i grundvandstabet mellem de to tørker, og mere end opvejet virkningerne af en reduktion af kunstvandede arealer, Sagde Lettenmaier.

Grundvandsforbrug til afgrødevanding i Central Valley er et veldokumenteret problem med hurtigtaster i Californien. Der er anslået 100, 000 eller flere private brønde i området nogle går tilbage til 1930'erne, og mange overvåges ikke af statslige eller føderale agenturer.

Brug af grundvand til vanding af afgrøder har miljømæssige og økonomiske konsekvenser, Sagde Lettenmaier. Nedsyn er en bekymring, fordi vandspejlet sænkes, jorden komprimerer. Og et lavere vandspejl øger pumpeomkostningerne for landmændene.

"Pumpning af grundvand under en tørke er ikke en urimelig strategi, "Lettenmaier sagde." Men problemet er, at for at have et bæredygtigt system skal du genopbygge det på et tidspunkt, og der er i det væsentlige ingen plan om at gøre det. "

I Californiens komplicerede vandrettighedssystem, hvoraf nogle administreres af den føderale regering, grundvandsforbruget har stort set været ureguleret. Men i 2014, Californien indførte lovgivning, der kræver, at lokale landplanlæggere og landmænd opretter (eller slutter sig til en eksisterende) grundvandsholdbarhedsorganisation inden udgangen af ​​dette år. De har indtil 2022 til at komme med planer, der skal stabilisere grundvandsbassiner i 2040.

"Det er rimeligt at antage, at der kommer til at være endnu en tørke, og rimeligt at antage, at der også vil være brug af grundvand i denne tørke; brøndene er der allerede, "Lettenmaier sagde." Nu hvor denne seneste tørke er i bakspejlet, der er stadig spørgsmål om, hvor meget naturlig nyttiggørelse vi kan forvente i grundvand, og hvordan vand vil blive håndteret i Central Valley. "

Undersøgelsen stod for evapotranspiration, som er vand, der frigives til luften gennem plantetranspiration og jordfordampning, samt nedbør, og overfladevand, der strømmer ind og ud af Central Valley.

Forskere brugte to metoder til at spore grundvandsniveauer, traditionelle skøn over vandbalancen - som tager højde for overfladevandstilstrømning som nedbør og snesmeltning, jordfugtighedskapacitet og fordampning - og data fra NASAs tvillingesatellitsystem kaldet GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment).

"Til denne undersøgelse GRACE tjente som et unikt værktøj, der gav oplysninger om ændringer i vandmængden direkte fra rummet, og bekræftede estimaterne af vandbalancen, "sagde Hyongki Lee, medforfatter af undersøgelsen og professor i civil- og miljøteknik ved University of Houston.

GRACE -estimater stemmer overens med estimaterne for vandbalancen, med en vis variation. GRACE -data anslår, at tabet af grundvand fra 2012 til 2016 var 11,2 kubik kilometer om året, sammenlignet med skøn over vandbalancen på 10 kubik kilometer om året. Og, mens dataene om vandbalancen viste en vis genvinding af grundvandsreserverne i de ikke-tørkeår, GRACE -data afspejler det ikke. GRACE's målinger omfatter et område, der er cirka fire gange størrelsen af ​​Central Valley.

"Selvom estimater for både vandbalancebaseret og GRACE-baseret grundvandsmængde er genstand for fejl, det relativt lille område i den centrale dal i GRACE's øjne kan også være ansvarlig for denne genoprettelsesforskel, "Sagde Lee.