Forskere afslører, i hvilket omfang floder over hele landet mister flow til grundvandsmagasiner

Vand er en flygtig ting. Det kan komme ud af en isoleret kilde, som ved et trylleslag, at føde en larmende bæk. Den kan også løbe gennem en mægtig flod, siver ned i jorden, indtil alt, der er tilbage nedstrøms, er en skyggefuld arroyo, de nærliggende træer giver den eneste antydning af, hvor vandet er blevet af.

Samspillet mellem overfladevand og grundvand bliver ofte overset af dem, der bruger denne vitale ressource på grund af vanskeligheden ved at studere den. Adjunkt Scott Jasechko og Debra Perrone, fra UC Santa Barbara, og deres kolleger udnyttede deres enorme database med grundvandsmålinger til at undersøge samspillet mellem disse relaterede ressourcer. Deres resultater, udgivet i Natur , tyder på, at mange flere floder på tværs af USA muligvis lækker vand ned i jorden end tidligere indset.

Mange steder forbinder overfladevand og grundvand, mens de i andre er adskilt af uigennemtrængelige klippelag. Det afhænger af den underliggende geologi. Men hvor de blander sig, vand kan gå mellem at strømme over og under jorden.

"Gaining Rivers" modtager vand fra det omgivende grundvand, mens "tabende floder" siver ind i det underliggende akvifer. Forskere havde ikke en god forståelse af udbredelsen af ​​hver af disse tilstande på kontinental skala. Kort fortalt, ingen havde tidligere syet så mange målinger af grundvand sammen, forklarede Jasechko, undersøgelsens medansvarlige forfatter.

At vinde og miste floder

Typiske grundvandsundersøgelser omfatter vandstandsmålinger fra et par hundrede til 1, 000 brønde. Denne undersøgelse omfatter 4,2 mio.

Perrone og Jasechko brugte år på at samle data fra 64 bureauer i hele USA og analysere resultaterne. "At kompilere disse data var et massivt arbejde. Vi indsamlede millioner af datapunkter og gennemgik hundredvis af papirer i løbet af seks år, " sagde Perrone.

Den resulterende database har udløst en række af holdets efterfølgende undersøgelser. "Vi kan bruge dette omfattende datasæt på innovative måder til at besvare spørgsmål, som vi ikke har været i stand til at besvare tidligere, " tilføjede hun.

For dette papir, Jasechko, Perrone og deres medforfattere sammenlignede vandniveauer i brønde med overfladen af ​​den nærmeste vandløb. "Vi anvender en simpel metode til et stort datasæt, " sagde Jasechko. "Vi identificerer brønde med vandstande, der ligger under det nærmeste vandløb, antyder, at disse nærliggende vandløb kan lække ind i undergrunden, hvis den er tilstrækkelig permeabel."

Holdet fandt ud af, at næsten to tredjedele af brøndene havde vandstande under den nærmeste å. Dette skaber en gradient, der kan drive vand fra flodkanalen ind i akviferen nedenunder.

"Vores analyse viser, at to ud af tre floder i USA allerede taber vand. Det er meget sandsynligt, at denne effekt vil forværres i de kommende årtier, og nogle floder kan endda forsvinde," sagde medforfatter Hansjörg Seybold ved ETH Zürich.

"Fænomenet, sat i gang for årtier siden, er nu udbredt over hele USA. Der er langt flere vandløb, der dræner ind i underliggende grundvandsmagasiner, end vi først havde antaget, " Seybold fortsatte. "Da floder og vandløb er en vital vandforsyning for landbrug og byer, situationens alvor kom som en overraskelse."

Floder var særligt tilbøjelige til at miste vand i tørre områder, langs flad topografi og i områder med omfattende grundvandspumpning, de observerede. Et godt eksempel på dette ville være fladt landbrugsjord i semi-tørre områder som Californiens Central Valley. "Vi suger bogstaveligt talt floderne tørre, " sagde Seybold.

At miste floder kan påvirke andre vandbrugere, nedstrøms samfund og økosystemer, der er afhængige af overfladestrømme. "Historisk set, vi har ofte behandlet disse to ressourcer som separate ressourcer, " sagde Perrone. "Vores arbejde fremhæver vigtigheden af ​​at betragte grundvand og overfladevand som en enkelt ressource, hvor de er forbundet."

Forskerne fandt også ud af, at tabende floder har været udbredt i USA i et stykke tid, til stede mange steder i hvert fald så langt tilbage som 1940'erne og 50'erne. Og mens mange vandveje naturligt mister vand, problemet kan forværres af menneskelig aktivitet.

Mennesker har udvundet vand fra jorden i tusinder af år; i Amerika har de gjort det i hundreder af år. Denne praksis accelererede efter Anden Verdenskrig og har været udbredt siden 1970'erne, ledsaget af de uønskede og utilsigtede konsekvenser, det medfører.

"Dette er ikke et nyt fænomen, " sagde Jasechko. "Det har været med os i årtier."

Vandstanden svinger over år og årtier, og desværre har forskerne kun ét datapunkt for mange af brøndene i deres prøve. Andet arbejde fra holdet tyder på, at grundvandet typisk ikke svinger med mere end et par meter i løbet af et år. Imidlertid, vandstanden for de mange brønde nær tabende floder var mere end to meter under overfladen af ​​det nærmeste vandløb, øge forskernes tillid til, at utætte floder sandsynligvis er udbredt.

"Vi kan kun observere brøndvandstanden, hvor der findes brønde, " Jasechko erkendte. "Det er en indlysende, men vigtig pointe. Vores analyse er i sagens natur forudindtaget til steder, hvor brønde er blevet boret, og derfor også til steder, hvor grundvandet pumpes."

Selvom forskerne ikke ser nogen ligetil vej uden om dette på kort sigt, de håber, at deres resultater kan informere ressourcestyring og overvågning, måske informere politikker, der finansierer flere overvågningsbrønde i underundersøgte områder.

"Store undersøgelser som denne får folk til at tænke over en bredere vandpolitik, " sagde Perrone. "Og for mig, Derfor er analyser på kontinental skala vigtige."

"Mit håb er, at denne undersøgelse får flere mennesker til at tænke på sammenhængen mellem grundvand og overfladevand, hvor disse to ressourcer er forbundet, og det får også grundvandspolitikken på kortet, " fortsatte hun. Så længe har denne ressource bogstaveligt og metaforisk været ude af syne.

Perrone og Jasechko planlægger at udvide denne type storstilet analyse til andre dele af kloden og se, hvordan pumpning og tab af floder påvirker grundvandsafhængige økosystemer. Perrone har også til hensigt at forbinde deres resultater tilbage til hendes grundvandsdashboard.

"At miste floder er ikke et hypotetisk scenarie, " Jasechko udtalte. "De er her og nu." De er til dels resultatet af det seneste århundredes vandforbrug og misbrug.

"Hvis vi har en bedre forståelse af, hvor udbredt dette fænomen er, så kan vi påvirke fremtidens politik på positive måder, " tilføjede Perrone. Fordi samfundet er forbi det punkt, hvor det kan tale om forebyggelse; vi taler nu om reaktion.