Grundvandspumpning har reduceret amerikanske strømme betydeligt

Grundvandspumpning i det sidste århundrede har bidraget med hele 50 procent til at strømme fald i nogle amerikanske floder, ifølge ny forskning ledet af en hydrolog ved University of Arizona.

Den nye undersøgelse har vigtige konsekvenser for forvaltningen af ​​amerikanske vandressourcer. Love, der regulerer brugen af ​​grundvand og overfladevand, er forskellige fra stat til stat. Nogle vestlige stater, Arizona blandt dem, håndtere grundvand og overfladevand separat.

"Vi forsøger at finde ud af, hvordan denne grundvandsudtømning faktisk har omformet vores hydrologiske landskab, "sagde første forfatter Laura Condon, en assisterende professor i hydrologi og atmosfæriske videnskaber ved University of Arizona. "Hvad betyder det for os, og hvad er de varige virkninger? "

Condon sagde, at dette er den første undersøgelse, der ser på virkningen af ​​tidligere grundvandspumpning i hele USA. Andre forskere har undersøgt, hvordan grundvandspumpning påvirkede overfladevand, men i mindre skala.

Ved hjælp af en computermodel, Condon og hendes medforfatter, Reed Maxwell fra Colorado School of Mines i Golden, fastslog, hvordan amerikansk overfladevand ville have været uden væsentlige forbrugsanvendelser og sammenlignet det med ændringer i overfladevand siden storskala grundvandspumpning begyndte i 1950'erne.

Forskerne fokuserede især på Colorado og Mississippi -flodbassinerne og så udelukkende på virkningerne af tidligere grundvandspumpning, fordi disse tab allerede er sket.

Den amerikanske geologiske undersøgelse har beregnet tabet af grundvand i løbet af det 20. århundrede til 800 kubikkilometer, eller 649 millioner hektar. Denne mængde vand ville dække delstaterne i Montana, Idaho, Wyoming, Nevada, Utah, Colorado, Arizona og New Mexico, plus det meste af Californien, med vand en fod dybt.

"Vi viste det, fordi vi har taget alt dette vand ud af undergrunden, der har haft en virkelig stor indvirkning på, hvordan vores jordoverfladehydrologi opfører sig, "sagde hun." Vi kan vise i vores simulering, at ved at fjerne dette grundvand, Vi har tørret masser af små vandløb ud over USA, fordi disse vandløb ville være blevet fodret med grundvandsudledning. "

Grundvand hjælper med at levere vand til eksisterende vegetation, herunder afgrøder, Sagde Condon.

Tilbagegang af vandborde og svindende vandløb kan gøre vanning af afgrøder vanskeligere og dyrere. Nogle indfødte vegetationer, herunder bomuldstræer, vil i sidste ende dø, hvis vandspejlet falder under deres rødder.

Grundvand er ofte den langsomste komponent i det terrestriske hydrologiske system til at komme sig efter tab, Sagde Condon.

Forskerne fandt ud af, at vandløb, søer og floder i det vestlige Nebraska, det vestlige Kansas, det østlige Colorado og andre dele af High Plains er blevet særligt hårdt ramt af grundvandspumpning. Dette fund stemmer overens med andre mindre undersøgelser i regionen.

Maxwell sagde, "Med denne undersøgelse, vi har ikke kun været i stand til at rekonstruere virkningen af ​​historisk pumpning på strømudtømning, men vi kan også bruge det i en forudsigelig forstand, at hjælpe med at håndtere bæredygtig grundvandspumpning fremadrettet. "

Condon og Maxwells artikel, "Simulering af fordampningstranspirationens og strømningens følsomhed over for storstilet nedbrydning af grundvand" er planlagt til offentliggørelse i Videnskab fremskridt den 19. juni. Det amerikanske energiministerium finansierede forskningen.

Holdets computermodel kortlægger grundvandet og overfladevandene på et gitter med kvadrater på 0,6 kilometer på en side, der dækker det meste af den sammenhængende amerikanske model. som ikke omfatter kystregionerne, omfatter alt grundvandet ned til 100 meter under landoverfladen.

Maxwell sagde, "Vi kan gøre ting med disse modelsimuleringer, som vi ikke kan gøre i det virkelige liv. Vi kan spørge, 'Hvad hvis vi slet ikke pumpede? Hvad er forskellen?'"

Condon sagde, at bare at lave et før-og-efter grundvandspumpescenario i et år tog en enorm mængde computerkraft fra supercomputere.

"Vi har omkring 32 millioner netbokse, vi skal løse i vores model, " hun sagde.

De mest følsomme områder for en sænkning af vandspejlet er øst for Rocky Mountains, hvor vandspejlet oprindeligt var lavt, i dybden på 6-33 fod (2-10 meter), hun sagde. I disse regioner, grundvand og overfladevand er tættere forbundet, og nedbrydning af grundvandet er mere forstyrrende for vegetationen, vandløb og floder.

I det vestlige USA, grundvandet var allerede dybt, så reduktion af grundvandet havde ikke en så stor effekt på overfladevand.

Anden forskning har vist, at dele af Midtvesten, hvor mængden af ​​nedbør bruges til at svare til fordampningsbehovet - hvilket betyder, at planter ikke havde brug for kunstvanding - bliver mere tørre, hun sagde. Det er nogle af de regioner, hvor grundvandspumpning har reduceret overfladevand.

"I Vesten, vi bekymrer os meget om tilgængeligheden af ​​vand og har mange systemer på plads til håndtering og håndtering af vandmangel, "Sagde Condon." Når du bevæger dig mod øst, hvor tingene er mere fugtige, vi har ikke så mange systemer på plads. "