Vestlige tørker forårsagede permanent tab til den store californiske grundvandskilde

Californiens Central Valley akvifer, den største grundvandskilde i regionen, led permanent tab af kapacitet under tørken i området fra 2012 til 2015.

Californien har været ramt af en række tørke i de seneste årtier, inklusive en mellem 2007 og 2009, og årtusindtørken, der plagede staten fra 2012 til 2015. På grund af mangel på vandressourcer, staten trak i høj grad på sine underjordiske akviferreserver i disse perioder.

Ifølge ny forskning, San Joaquin Valley-akviferen i Central Valley krympede permanent med op til 3 procent på grund af overdreven pumpning under den vedvarende tørre periode. Kombineret med tabet fra tørken 2007 til 2009, akvifer kan have mistet op til 5 procent af sin lagerkapacitet i løbet af de første to årtier af det 21. århundrede, ifølge Manoochehr Shirzaei, en assisterende professor i geovidenskab ved Arizona State University i Tempe og en af ​​medforfatterne til en ny undersøgelse offentliggjort i AGU's Journal of Geophysical Research:Solid Earth .

Grundvand findes i porerummene mellem jordkorn og sten. Når væsker udvindes fra grundvandsmagasiner, porerummene lukker sig. Der er en række, hvor disse rum kan krympe og udvide sig elastisk. Men hvis porerummene lukker for meget, de begynder at falde sammen, får jorden til at skrumpe irreversibelt.

At finde ud af, hvor meget grundvandsmagasinet krympede permanent, kunne hjælpe vandforvaltere med at forberede sig på fremtidige tørkeperioder, ifølge undersøgelsens forfattere. San Joaquin Valley-akviferen leverer ferskvand til Central Valley - et stort knudepunkt, der producerer mere end 250 forskellige afgrøder til en værdi af 17 milliarder dollars om året, ifølge U.S. Geological Survey.

"Hvis vi bare har én tørke om året, vores akviferer kan krympe en smule mere hver gang og permanent miste mere end en fjerdedel af deres lagerkapacitet i dette århundrede, sagde Susanna Werth, en forskningsassistent professor i geovidenskab ved Arizona State University, og medforfatter til det nye studie.

Den nye undersøgelse kan også hjælpe forskere med at forstå, hvordan andre områder kan blive påvirket af tørke.

"Det var en nysgerrighed for os at forstå, hvor meget grundvand der er gået tabt i de særlige regioner og vil give os et billede af, hvad vi kan forvente for tørre områder rundt om på kloden, hvis grundvandspraksis ikke er bæredygtig, " sagde Chandrakanta Ojha, en post-doc forsker ved Arizona State og hovedforfatteren af ​​det nye studie.

Underjordisk vand fra rummet

Forskerne målte ændringer i vandvolumen som følge af grundvandsvariation i grundvandet ved hjælp af data fra Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), en tvillingsatellitmission, der har målt Jordens tyngdefelt hver måned fra april 2002 til juni 2017. Undersøgelsens forfattere sammenlignede grundvandstabene baseret på GRACE-målinger med dem, der er beregnet ud fra lodrette landbevægelsesmålinger opnået med GPS. Landforsænkninger blev også målt med en radarteknik kaldet InSAR og multiple extensometre, anordninger, der er installeret i en boring i en grundvandsobservationsboring. De undersøgte også grundvandsstandsregistreringer.

Undersøgelsens forfattere fandt, at fra 2012 til 2015, grundvandsmagasinet i San Joaquin Valley mistede et samlet volumen på omkring 30 kubikkilometer (7,2 kubik miles) grundvand. Akviferen krympede også permanent med 0,4 procent til 3,25 procent, ifølge den nye undersøgelse.

Tidligere forskning fandt, at tørken 2007 til 2009 fik San Joaquin -akviferen til permanent at tabe mellem 0,5 procent til 2 procent af sin kapacitet. Kumulativt, forfatterne sagde, at begge tørkeperioder - 2007 til 2009 og 2012 til 2015 - fik San Joaquin-akviferen til at skrumpe permanent med så meget som 5,25 procent.

Forudsigelse af fremtidige tørkeeffekter

Shirzaei sagde, at de oplysninger, de har indsamlet, er vigtige for fremtidig planlægning - især da tabet af permanent lagerkapacitet er uholdbart i det lange løb.

Ved at bruge denne form for beregning, Shirzaei sagde, at land- og vandressourceforvaltere kan forudsige effekten af ​​tørke på grundvandssystemet. Dette kan bidrage til at lave bedre regler for bevarelse af grundvand i disse perioder og forhindre permanent tab af lagringskapacitet for akvifer.

Shirzaei sagde, at komprimeringen af ​​grundvandsmagasinet også kan forårsage sprækker og revner på overfladen, når jorden aftager. Dette kan påvirke vejene, elledninger, jernbaner eller anden infrastruktur, men mere forskning er nødvendig for at forstå detaljerne i disse effekter.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.