Наряду с ураганами и лесными пожарами есть еще один важный, но редко обсуждаемый эффект изменения климата - токсичная вода и оседание земли, усугубляемое засухой грунтовых вод.
Вода от снега и дождя просачивается глубоко в землю между слоями почвы и скапливается в губчатых подземных ваннах, называемых водоносными горизонтами. Фермеры в значительной степени полагаются на эти подземные воды для орошения своих культур, когда они не могут получить достаточное количество воды из поверхностных источников.
Примерно 85 процентов калифорнийцев также полагаются на подземные воды в качестве источника воды. Во всем мире от него зависят около двух миллиардов человек. Однако чрезмерное использование подземных вод в сочетании с засухами привело к опусканию поверхности земли, что привело к повреждению важнейших объектов инфраструктуры, включая дороги, здания, канализационные и водопроводные трубы.
Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде показывает, что грунтовым водам требуется в среднем три года, чтобы восстановиться после засухи, если они вообще когда-либо восстанавливаются. В крупнейшем в своем роде исследовании ученые обнаружили, что это время восстановления применимо только к водоносным горизонтам, которые не затронуты деятельностью человека, и время восстановления может быть еще больше в регионах с чрезмерным откачиванием.
Чтобы уровень грунтовых вод восстановился после засухи, новым осадкам требуется время, чтобы просочиться через почву и пополнить истощенный водоносный горизонт. Исследователи показывают, что этот процесс может занять на несколько лет больше в районах с более глубоким уровнем грунтовых вод.
«Если люди качают подземные воды, не давая им предварительно восстановиться, уровень грунтовых вод продолжает падать, стоимость откачки растет, а земля тонет», - объясняет Хури Аджами, гидролог подземных вод UCR, соавтор исследования и главный исследователь. в этом проекте.
Новое исследование, опубликованное в Журнале гидрологии, является первым исследованием реакции грунтовых вод на засуху в континентальном масштабе. Предыдущие исследования засухи подземных вод в основном основывались на моделировании и охватывали меньшие площади. Это исследование основывалось на 30-летних ежедневных измерениях в 600 скважинах по всей стране.
В среднем, исследователи установили, что засуха дождевых вод превращается в засуху грунтовых вод в среднем за два года, хотя в некоторых случаях на это уходит до 15 лет. Из-за длительного времени задержки эффекты не ощущаются и не видны сразу. Однако они могут быть серьезными.
Засуха грунтовых вод в сочетании с откачкой воды может вызвать постепенное неравномерное опускание поверхности земли, называемое проседанием. «Это известная проблема в Центральной долине Калифорнии, усугубляемая климатическими факторами и чрезмерным откачиванием воды», - сказал Аджами. «Оседание наносит необратимый ущерб инфраструктуре, зданиям и дорогам."
По мере смещения грунта и снижения уровня воды загрязняющие вещества в почве, такие как мышьяк, могут мобилизоваться и отравить воду. В прибрежных районах истощенные засухой и насосами водоносные горизонты могут наполниться соленой морской водой, что сделает подземные воды непригодными для питья или ведения сельского хозяйства.
«Вы начинаете с проблемы количества воды, а заканчиваете проблемой качества воды», - сказал Аджами.
«Чрезмерная откачка снижает уровень грунтовых вод, создавая нисходящую спираль, в которой восстановление водоносного горизонта становится все труднее и труднее», - добавил соавтор исследования Адам Шрайнер-МакГроу.
Чтобы уменьшить ущерб от длительных засух, которые неизбежны, поскольку планета продолжает нагреваться, у исследователей есть несколько рекомендаций. Большинство климатических моделей показывают, что дождь становится более интенсивным. Хранение дождевой воды может пополнить водоносные горизонты, ускорив процесс восстановления.
Исследователи также предлагают фермерам повысить эффективность орошения и заменить многолетние растения, такие как миндаль, фисташки и грецкие орехи, на однолетние, менее водоемкие культуры в районах с сильным истощением грунтовых вод.
«Нам необходимо улучшить наши климатические прогнозы, включив в них подземные воды, чтобы мы могли лучше оценить, что у нас есть и как это защитить», - сказал Аджами. «Есть способы лучше управлять тем, что у нас есть».