Группа ученых ASU использовала новейшие космические технологии в сочетании с наземными измерениями для оценки состояния одного из самых важных источников подземных вод в стране, крупной системы водоносных горизонтов, расположенной в долине Сан-Хоакин в Калифорнии.
Команда, состоящая из исследователей Школы исследования Земли и космоса Чандраканты Оджха, Сюзанны Верт и Манучехр Ширзаи, сосредоточилась на последнем периоде засухи в долине Сан-Хоакин с 2012 по 2015 год, измеряя как потери грунтовых вод, так и запасы водоносных горизонтов. потеря. Результаты их исследований были недавно опубликованы в Журнале геофизических исследований.
В надежде предоставить управляющим водными ресурсами более совершенные инструменты для поддержания здоровья водоносных горизонтов, исследовательская группа разрабатывает новые методы наблюдения для мониторинга подземных вод и вместимости этого важного водоносного горизонта Калифорнии.
Они используют уникальную комбинацию данных со спутников NASA GRACE, Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), интерферометрического радара с синтезированной апертурой (InSAR) со спутника Sentinel 1 Европейского космического агентства, экстензометров и наземных записей..
Результаты недавнего исследования, которое является продолжением опубликованного в 2018 году исследования о засухе 2007-2010 годов в Центральной долине Калифорнии, показывают тревожную потерю грунтовых вод каждый год во время засухи 2012-2105 годов и, что еще более важно, общая безвозвратная потеря емкости в водоносном горизонте долины Сан-Хоакин.
Используя высокотехнологичные спутники на околоземной орбите, мы можем видеть, что чрезмерный расход грунтовых вод в значительной части долины Сан-Хоакин вызвал постоянное уплотнение слоев глины, что привело к быстрому опусканию грунта почти на 12 дюймов в секунду. года», - говорит соавтор Ширзаи.«В ходе нашего исследования мы измерили количество постоянного уплотнения в водоносном горизонте, и теперь мы можем рассчитать количество потерь воды, вызвавших это уплотнение».
Хотя космические и наземные данные показали, что средняя потеря грунтовых вод составляет 1600 миллиардов галлонов (6,1 кубических километра) за каждый год засухи (что близко к общему эквиваленту объема озера Пауэлл в Аризоне), данные также указывают на то, что система водоносных горизонтов безвозвратно потеряла до трех процентов своей емкости с 2012 по 2015 год.
«Потерянную емкость подземных вод нельзя восстановить за счет естественного пополнения», - объясняет ведущий автор Оджха. «Это необратимая потеря, которая уменьшит доступность грунтовых вод, необходимых во время будущих засух, что может привести к пересыханию колодцев и повлиять как на сообщества, так и на сельское хозяйство».
Хотя потеря трех процентов водоносного горизонта может показаться незначительной, в сочетании с последующими ожидаемыми засухами в будущем, последствия могут быть серьезными.«Если у нас будет хотя бы одна засуха в десятилетие, наши водоносные горизонты с каждым разом будут сокращаться все больше и безвозвратно потерять более четверти своей вместимости в этом столетии», - объясняет соавтор Верт, который также занимает совместную должность в Школе Географические науки и городское планирование.
«Хотя точная частота будущих засух может быть неясной, - добавляет соавтор Ширзаи, - мы знаем из наших анализов 2018 и 2019 годов, что до пяти процентов емкости водоносного горизонта уже было безвозвратно потеряно во время первой два десятилетия 21 века."
Хотя это исследование было специально сосредоточено на Калифорнии, исследователи планируют продолжить этот тип анализа данных для измерения состояния водоносных горизонтов на юго-западе США и во всем мире.
«Управляющие водными ресурсами могут быть не в состоянии сразу же изменить водопользование, - говорит Ойха, - но это исследование дает им научные знания и анализ данных, которые им необходимы для внедрения устойчивых методов водопользования в будущем, и это может помочь сохранить доступность ресурсов подземных вод на десятилетия вперед.
«Мы не можем должным образом управлять тем, что не измеряем», - добавляет Верт.