Kaliforniens Central Valley akvifer, den största grundvattenkällan i regionen, drabbades av permanent kapacitetsförlust under torkan i området från 2012 till 2015.

Kalifornien har drabbats av ett antal torka under de senaste decennierna, inklusive en mellan 2007 och 2009, och millennietorkan som plågade staten från 2012 till 2015. På grund av brist på vattenresurser, staten drog mycket på sina underjordiska akviferreserver under dessa perioder.

Enligt ny forskning, San Joaquin Valley akvifären i Central Valley krympte permanent med upp till 3 procent på grund av överdriven pumpning under den ihållande torrperioden. I kombination med förlusten från torkan 2007 till 2009, akvifären kan ha förlorat upp till 5 procent av sin lagringskapacitet under de första två decennierna av 2000-talet, enligt Manoochehr Shirzaei, en biträdande professor i geovetenskaper vid Arizona State University i Tempe och en av medförfattarna till en ny studie publicerad i AGU:s Journal of Geophysical Research:Solid Earth .

Grundvatten finns i porutrymmena mellan jordkorn och stenar. När vätskor extraheras från akviferer, porrummen sluter sig. Det finns ett intervall där dessa utrymmen kan krympa och expandera elastiskt. Men om porutrymmena stänger för mycket, de börjar kollapsa, får marken att krympa oåterkalleligt.

Att ta reda på hur mycket akvifären krympte permanent kan hjälpa vattenförvaltare att förbereda sig för framtida torka, enligt studiens författare. San Joaquin Valley akvifären levererar sötvatten till Central Valley – ett stort nav som producerar mer än 250 olika grödor till ett värde av 17 miljarder dollar per år, enligt U.S. Geological Survey.

"Om vi ​​ens har en torka per decennium, våra akviferer kan krympa lite mer varje gång och permanent förlora mer än en fjärdedel av sin lagringskapacitet detta århundrade, sa Susanna Werth, en forskarassistent i geovetenskaper vid Arizona State University, och en medförfattare till den nya studien.

Den nya studien kan också hjälpa forskare att förstå hur andra områden kan påverkas av torka.

"Det var en nyfikenhet för oss att förstå hur mycket grundvatten som har gått förlorat i de specifika regionerna och kommer att ge oss en bild av vad vi kan förvänta oss för torra områden runt om i världen om grundvattenrutiner inte är hållbara, " sa Chandrakanta Ojha, en postdoktorand forskare vid Arizona State och huvudförfattaren till den nya studien.

Underjordiskt vatten från rymden

Forskarna mätte vattenvolymförändringar på grund av grundvattenvariationer i akvifären med hjälp av data från Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), ett tvillingsatellituppdrag som har mätt jordens gravitationsfält varje månad från april 2002 till juni 2017. Studiens författare jämförde grundvattenförlusterna baserat på GRACE-mätningar med de som beräknats från vertikala landrörelsemätningar som erhållits med GPS. Landsänkningar mättes också med en radarteknik som kallas InSAR och multipla extensometrar, enheter som är installerade i ett borrhål i en grundvattenobservationsbrunn. De undersökte också grundvattennivårekord.

Studiens författare fann att från 2012 till 2015, akvifären i San Joaquin Valley förlorade en total volym på cirka 30 kubikkilometer (7,2 kubikmil) grundvatten. Akvifären krympte också permanent med 0,4 procent till 3,25 procent, enligt den nya studien.

Tidigare forskning visade att torkan 2007 till 2009 orsakade att San Joaquin -vattendragaren permanent förlorade mellan 0,5 och 2 procent av sin kapacitet. Kumulativt, författarna sa att båda torkaperioderna – 2007 till 2009 och 2012 till 2015 – gjorde att San Joaquin-akvifären permanent krympte med så mycket som 5,25 procent.

Prognoser framtida torkaeffekter

Shirzaei sa att informationen de har samlat in är viktig för framtida planering - särskilt eftersom förlusten av permanent lagringskapacitet är ohållbar i det långa loppet.

Genom att använda denna typ av beräkning, Shirzaei sa att mark- och vattenresursförvaltare kan förutsäga effekten av torka på akvifersystemet. Detta kan bidra till att skapa bättre regler för bevarande av grundvatten under dessa perioder och förhindra permanent förlust av akviferlagringskapacitet.

Shirzaei sa att packningen av akviferen också kan orsaka sprickor och sprickor på ytan när marken avtar. Detta kan påverka vägar, kraftledningar, järnvägar eller annan infrastruktur, men mer forskning behövs för att förstå detaljerna i dessa effekter.

Denna berättelse publiceras igen med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.