В Калифорнии ученые попытались понять, как восполнить грунтовые воды
Подземные воды в Центральной долине Калифорнии подвержены риску истощения из-за перекачки слишком большого количества воды во время и после засухи. Такой вывод следует из нового исследования, опубликованного в журнале AGU, 20 ноября пишет издание Science Daily.
Новое исследование показывает, что восстановление запасов подземных вод было мрачным после двух последних засух в штате, при этом менее трети подземных вод было восстановлено после засухи, которая длилась с 2012 по 2016 год.
В лучшем случае, когда за засушливыми годами следуют последовательные влажные годы с количеством осадков выше среднего, исследователи обнаружили, что существует высокая вероятность того, что потребуется от шести до восьми лет, чтобы полностью восстановить изъятую воду.
Однако этот лучший сценарий, когда в Калифорнии будет шесть-восемь влажных лет подряд, маловероятен из-за все более жаркого и сухого климата в штате. В более сухом климате вероятность полного восстановления перерасхода в течение 20-летнего периода после засухи составляет менее 20%.
Центральная долина производит около четверти продуктов питания страны, в ней проживает около 6,5 млн человек. Использование слишком большого количества грунтовых вод во время и после засухи может вскоре вывести этот природный ресурс за пределы точки восстановления, если не будут введены ограничения на откачку. Исследование показывает, что время восстановления может быть сокращено вдвое за счет умеренных ограничений на откачку грунтовых вод в засушливые и постзасушливые годы.
«Это действительно опасно», — сказал Сарфараз Алам, гидролог из Стэнфорда и ведущий автор исследования.
«Есть много колодцев, из которых люди черпают воду для питья. Поскольку уровень [грунтовых вод] постоянно понижается, в какой-то момент эти колодцы пересыхают, и у людей не остается воды».
Исследователи объединили спутниковые данные НАСА, данные об уровне скважин, подробные модели подземных вод и расчеты притока и оттока воды, чтобы создать надежную оценку данных о хранении подземных вод. Затем они использовали эти данные, чтобы предсказать, сколько времени потребуется подземным водам для полного восстановления после засух в регионе при различных климатических сценариях.
С 2000 года Калифорния столкнулась с тремя крупными засухами: с 2007 по 2009 год, с 2012 по 2016 год и с нынешним периодом засухи в штате, который начался в 2020 году. Исследователи обнаружили, что из 19 км³ подземных вод (около 10% объема воды в озере Тахо), потерянных во время засухи 2006–2009 гг., только 34% было восстановлено после засухи. Из-за засухи 2012–2016 гг. Было восстановлено только 19% из 28 км³ потерянных.
Исследователи объяснили особенно низкий уровень восстановления в период засухи после 2016 года значительным перерасходом по сравнению с ограниченным водоснабжением.
«Очень трудно [измерить] объем подземных вод, перекачиваемых человечеством, и мы действительно хотим знать это, потому что мы действительно хотим знать, насколько мы истощаем подземные воды», — сказал Дональд Аргус, геофизик, исследующий водные ресурсы в Лаборатории реактивного движения НАСА, который не участвовал в исследовании.
«Если мы начнем понимать, сколько воды пополняется каждый год или каждый сезон дождей, тогда мы получим представление о том, сколько грунтовых вод мы откачиваем, и сможем ли мы выдержать это или нет», — считает Аргус.
Несмотря на серьезные прогнозы относительно времени восстановления, исследователи обнаружили, что есть надежда на ускорение восстановления воды, когда будут внедрены методы управления. Если климат Калифорнии останется на историческом уровне, а не ухудшится с изменением климата, ограничения на добычу подземных вод могут значительно повысить устойчивость водоносного горизонта к засухе.
Согласно исследованию, время восстановления перерасхода можно сократить примерно в два раза, если ввести ограничения на откачку в годы без засухи, и можно сократить до четырех раз за счет ограничений на откачку.
Однако, по словам Алама, такая практика управления может создать сложные компромиссы для рабочих в регионе. Источники средств к существованию тех, кто зависит от сельскохозяйственной отрасли региона, находится под угрозой, когда откачка воды в сельскохозяйственных целях ограничена. Но для продолжения использования ресурса водоносного горизонта Центральной долины необходимо будет найти баланс между спросом и предложением воды.
«Приходит засуха, грунтовые воды уходят очень быстро, — сказал Алам. — Лица, определяющие политику и принимающие решения, должны убедиться, что они принимают правильное решение, чтобы обеспечить надлежащее управление использованием подземных вод».
