Forskere overvåger Silicon Valleys underjordiske vandreserver - fra rummet

Forskere har brugt satellitdata til at overvåge underjordiske vandreserver i Californiens Silicon Valley, opdagede, at vandstanden genopstod hurtigt efter en alvorlig tørke, der varede fra 2012-15.

Forskningen peger på succesen med aggressive bevaringsforanstaltninger. Det er også med til at lægge grunden til billig overvågning af underjordiske vandreserver i Californien og andre steder i verden.

Underjordiske lagre af vand - anbragt i lag af porøse sten kaldet grundvandsmagasiner - er en af ​​verdens vigtigste kilder til drikkevand. De opretholder menneskelige befolkninger på steder fra Silicon Valley til Beijing. Omkring 2,5 milliarder mennesker på Jorden stoler på akviferer til vand, og mange af disse depoter bliver drænet hurtigere, end de kan genopfyldes, ifølge United Nations Educational, Videnskabelig og kulturel organisation.

Endnu, Det er dyrt at holde styr på disse dyrebare reserver, siger Estelle Chaussard, PhD, en assisterende professor i geologi ved UB's College of Arts and Sciences og hovedforfatter af den nye forskning.

"For at overvåge akviferer, du skal overvåge vandstanden i så mange brønde som muligt, " siger hun. "Så hvis du har 300 brønde i området, du skal enten have nogen, der fysisk går der hele tiden, eller instrumenter i hver brønd, der overvåger permanent, hvilket er meget dyrt.

"Vi ønskede at se, om vi kunne bruge en billig fjernmålingsmetode, der ikke kræver jordovervågning for at forstå, hvordan vores grundvandsmagasiner reagerer på et skiftende klima og menneskelig aktivitet."

Forskningen blev offentliggjort den 22. september i Journal of Geophysical Research . Holdet inkluderede Pietro Milillo og Eric J. Fielding fra NASA's Jet Propulsion Laboratory; Roland Bürgmann fra University of California, Berkeley; Daniele Perissin fra Purdue University; og Brett Baker fra Santa Clara Valley Water District.

Silicon Valleys grundvandsmagasin begyndte at stige midt i tørken

Under tørken 2012-15, Santa Clara Valley Water District anvendte en række bevaringsforanstaltninger. Disse omfattede begrænsning af sprinklerbrug og at bede kunder om at tage kortere brusere og omdanne græsplæner og pools til mindre tørstige landskaber. Distriktet importerede også vand uden for regionen.

Chaussard siger, at disse handlinger kan have hjulpet med at afværge irreversible skader på dalens grundvandsmagasin. Hun forklarer, at når grundvandsniveauet når et rekordlavt niveau, det porøse ler, som reserverne ligger i, kan tørre så meget op, at leret ikke længere kan opsuge vand.

Den nye undersøgelse viser, at dette ikke skete i Santa Clara -dalen. På grund af en intensiv vandforvaltningsindsats, Santa Clara Valley-akviferen begyndte faktisk at vende tilbage i slutningen af ​​2014, da tørken stadig var ved at være stærk, den fundne forskning. Grundvandet var vendt tilbage til niveauet før tørken i 2017.

Chaussard bemærker, at dette ikke betyder, at grundvandsmagasiner ikke behøver beskyttelse:Urban, landbrugs- og andre anvendelser kan overbelaste disse bassiner, selv i tider med rigelig nedbør, og mange af Californiens grundvandsmagasiner overvåges ikke tilstrækkeligt.

Den nylige tørke øgede bevidstheden om vigtigheden af ​​grundvand, med loven om bæredygtig grundvandsforvaltning af 2014, der kræver, at lokale og regionale myndigheder forvalter denne ressource bæredygtigt for første gang i statens historie efter årtiers forsømmelse. Chaussard siger, at satellitsporing kunne give en mulighed for at overvåge grundvandsniveauer i Californien i næsten realtid, en nøglefaktor for at forhindre overforbrug.

Måler små bevægelser af Jordens overflade

Chaussards team brugte en teknik kaldet InSAR - Interferometric Synthetic Aperture Radar - til at fange de små op-og-ned-bevægelser af jordens overflade, der opstår, når vandstanden stiger eller falder under jorden.

"InSAR giver os mulighed for præcist at måle små bevægelser af jordens overflade over store områder, " Chaussard siger. "Forskere har brugt det til at måle overfladedeformation relateret til vulkaner og jordskælv, vi udvidede dets anvendelse ved at anvende det til sporing af grundvand. "

Hun brugte første gang InSAR til at overvåge grundvandsmagasiner i 2014, og siger, at metoden kan fungere overalt i verden, hvor satellitdata er tilgængelig, herunder i udviklingslande med få ressourcer til overvågning.

Teknikken markerer en forbedring i forhold til traditionelle metoder, fordi den giver forskere mulighed for at måle ændringer i vandstanden i en stor region med stor hyppighed. Dataene i den nye undersøgelse kom fra COSMO SkyMed, en konstellation af fire italienske satellitter, der leverede oplysninger til hele vandet i Santa Clara -dalen så ofte som en gang om dagen.

"Hvis du overvåger brønde, selvom du har mange af dem, du vil aldrig have fuld dækning af, hvad der foregår, "Chaussard siger." Vores metode giver et mere komplet billede og hjælper med at udfylde hullerne. "