Tillsammans med orkaner och skogsbränder, det finns en annan viktig, men sällan diskuterad effekt av klimatförändringar – giftigt vatten och sjunkande land som förvärras av grundvattentorka.

Vatten från snö och regn sipprar djupt ner i marken mellan lager av jord och samlas i svampliknande underjordiska badkar, kallas akviferer. Bönder är mycket beroende av detta grundvatten för att bevattna sina grödor när de inte kan få tillräckligt med vatten från ytvattenkällor.

Ungefär 85 procent av kalifornier är också beroende av grundvatten för en del av sin vattenförsörjning. Över hela världen, uppskattningsvis två miljarder människor är beroende av det. Dock, överdriven användning av grundvatten i kombination med torka har fått landytan att sjunka, skada kritisk infrastruktur inklusive vägar, byggnader, och avlopps- och vattenledningar.

Ny UC Riverside-forskning visar att grundvatten tar i genomsnitt tre år att återhämta sig från torka - om det någonsin återhämtar sig alls. I den största studien i sitt slag, forskare fann att denna återhämtningstid endast gäller för akviferer som inte berörs av mänsklig aktivitet, och återhämtningstiden kan vara ännu längre i regioner med överdriven pumpning.

För att grundvattennivåerna ska återhämta sig efter en torka, ny nederbörd kräver tid för att sippra genom jorden och ladda den utarmade akvifären. Forskarna visar att denna process kan ta flera år längre i områden med djupare grundvattennivåer.

"Om folk pumpar grundvatten utan att först låta det laddas upp, grundvattennivåerna fortsätter att sjunka, kostnaden för pumpning ökar, och landet sjunker, " förklarade Hoori Ajami, UCR grundvattenhydrolog och studiemedförfattare och huvudutredare för detta projekt.

Publicerad i Journal of Hydrology, den nya studien är den första som undersöker grundvattnets reaktion på torka på kontinental skala. Tidigare undersökningar av grundvattentorka har mestadels förlitat sig på modellsimuleringar och omfattat mindre områden. Denna studie förlitade sig på 30 år av dagliga mätningar från 600 brunnar över hela landet.

I genomsnitt, forskarna fastställde att det tar ungefär två år för regnvattentorka att bli grundvattentorka, även om det i vissa fall tar så lång tid som 15 år. På grund av den långa eftersläpningstiden, effekterna märks eller syns inte omedelbart. Dock, de kan vara allvarliga.

Grundvattentorka i kombination med pumpning kan orsaka en gradvis, ojämn sänkning av markytan kallas sättningar. "Det är ett känt problem i Kaliforniens Central Vaalley, förvärras av klimatfaktorer och överdriven vattenpumpning, "Ajami sa. "Sänkningar orsakar oåterkalleliga skador på infrastrukturen, byggnader och vägar."

När marken skiftar och vattennivån sjunker, föroreningar i marken, som arsenik, kan mobilisera och förgifta vattnet. I kustområden, akviferer som utarmats av torka och pumpning kan fyllas med salt havsvatten, gör grundvattnet oanvändbart för drickande eller jordbruk.

"Du börjar med ett problem med vattenmängd, och du får problem med vattenkvaliteten, " sa Ajami.

"Överdriven pumpning sänker grundvattennivån, skapar en nedåtgående spiral där det blir svårare och svårare att återställa akvifären, " tillade studiens medförfattare Adam Schreiner-McGraw.

För att minska skadorna från långvarig torka som är en oundviklig när planeten fortsätter att värmas, forskarna har flera rekommendationer. De flesta klimatmodeller visar att regnet blir mer intensivt. Att lagra regnvatten kan ladda upp akviferer, påskynda återhämtningsprocessen.

Forskarna föreslår också att bönder förbättrar bevattningseffektiviteten och byter perenner som mandel, pistagenötter, och valnötter till ettåriga, mindre vattenintensiva grödor i områden där grundvattenutarmningen är allvarlig.

"Vi måste förbättra våra klimatprognoser för att inkludera grundvatten, så att vi bättre kan bedöma vad vi har och hur vi ska skydda det, "Ajami sa. "Det finns sätt att bättre hantera det vi har."