Vete, ris, socker, Bomull och majs är bland de viktigaste internationellt handlade grödorna i den globala ekonomin. För att producera dessa grödor förlitar sig många länder på konstbevattnat jordbruk som står för cirka 70 procent av det globala sötvattenuttaget, enligt FN:s vattenprogram. En sötvattenkälla är underjordiska akviferer, av vilka en del fylls på så långsamt att de i huvudsak är en icke-förnybar resurs.

En ny studie av forskare vid University College London och NASA:s Goddard Institute of Space Studies i New York City visar att 11 procent av det globala icke-förnybara grundvattnet som tas upp för bevattning går till att producera grödor som sedan handlas på den internationella marknaden. Dessutom, två tredjedelar av de exporterade grödorna som är beroende av icke-förnybart grundvatten produceras i Pakistan (29 procent), USA (27 procent), och Indien (12 procent).

"Det är inte bara enskilda länder som upplever grundvattenutarmning, men också deras handelspartner, ", sade huvudförfattaren Carole Dalin vid University College London. "När människor konsumerar vissa importerade livsmedel, de bör vara medvetna om att de kan påverka miljön någon annanstans." Resultaten publicerades 30 mars i Natur .

Dalin och hennes kollegor använde handelsdata om länders jordbruksråvaror från FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation. De kombinerade den sedan med en global hydrologisk modell – validerad med markinformation och NASA-satellitdata – för att spåra de vattenkällor som användes för att producera 26 specifika grödor från deras ursprungsland till deras slutdestination. Deras analys är den första som avgör vilka specifika grödor som kommer från grundvattenreservoarer som inte kommer att förnyas på mänskliga tidsskalor och var de konsumeras.

"Säg att jag är i Japan, och jag importerar majs från USA, " sa medförfattaren Michael Puma från NASA:s Goddard Institute for Space Studies och Columbia University i New York City. "Det är viktigt ur Japans perspektiv att veta om majsen produceras med en hållbar vattenkälla, för du kan föreställa dig på lång sikt om grundvattnet minskar för mycket, USA kommer att ha svårt att producera den skörden."

Globalt, 18 procent av alla grödor som odlas handlas internationellt. Resterande 82 procent stannar i landet för hemmamarknaden. Dock, mängden olika exporterade grödor som producerats med ohållbart grundvatten ökade avsevärt mellan 2000 och 2010. Indien, till exempel, såg sin export av grundvattenutarmande grödor fördubblas under den perioden, medan Pakistans steg med 70 procent och USA:s steg med 57 procent.

Länder som exporterar och importerar dessa grödor kan i framtiden riskera att förlora skördarna, och deras vinster, produceras med icke förnybart grundvatten. Importörer kan behöva hitta alternativa källor, möjligen till en högre kostnad.

Stora importörer av grödor som odlas med icke-förnybart grundvatten inkluderar USA, Iran, Mexiko, Japan, Saudiarabien, Kanada, Bangladesh, Storbritannien, Irak, och Kina, som gick från nettoexportör 2000 till nettoimportör 2010. Länder på båda listorna exporterar ofta andra varor än de importerar.

Akviferer bildas när vatten ackumuleras i marken med tiden, ibland över hundratals eller tusentals år. Icke-förnybara akviferer är de som inte ackumulerar regn tillräckligt snabbt för att ersätta det som dras ut till ytan, antingen naturligt till sjöar och floder eller i detta fall av människor via pumpning. När grundvattnet är utarmat, det kommer i praktiken att vara borta för gott på en mänsklig livslängds skala, och kommer inte längre att vara tillgänglig för hjälp under kriser som torka, förklarade Dalin.

Drawdowns i akviferer över hela världen har observerats under de senaste femton åren av NASA:s Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), ett par satelliter som upptäcker förändringar i jordens gravitationsfält för att se rörelsen av massor som inlandsisar och, I detta fall, grundvatten.

"Det som är innovativt med den här studien är att den kopplar samman uppskattningar av grundvattenutarmningen med data på landsnivå, " sa hydrologen Matt Rodell vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som inte var inblandad i studien. Mer forskning behöver göras som tar hänsyn till befolkningstillväxt, ändra dieter, klimatförändring, implementering av bevattningsteknik och policyförändringar för att förstå när dessa akviferer kan börja torka, han sa.

Den absoluta mängden vatten i många av dessa akviferer är svår att kvantifiera, även om experter i många regioner redan tittar på bättre metoder för att avgöra hur mycket vatten som finns kvar och hur länge det kan pågå, sa Dalin. Nu och i framtiden, beslutsfattare och lokala bönder kommer att behöva besluta om en strategi för att använda detta icke-förnybara vatten som balanserar behoven av kortsiktig produktion kontra långsiktig hållbarhet, Hon sa.