Grundvattnet kan vara utom synhåll, men för över 100 miljoner amerikaner som förlitar sig på det för sina liv och försörjning är det allt annat än att tänka på. Tyvärr, brunnarna håller på att torka och forskare har precis börjat förstå det komplexa landskapet för användning av grundvatten.

Nu, forskare vid UC Santa Barbara har publicerat den första omfattande redogörelsen för grundvattenbrunnar i de angränsande USA. De analyserade data från nästan 12 miljoner brunnar i hela landet i rekord som sträckte sig årtionden tillbaka. Deras resultat visas i tidningen Naturens hållbarhet .

I arbetet med arbetet, Debra Perrone och Scott Jasechko hade ett antal olika frågor om grundvattenanvändning de ville ta upp. Först bestämde de sig för att bestämma både var i landet brunnarna ligger och vilka syften de tjänar - inhemska, industri eller jordbruk. De ville också spåra brunnarnas djup i olika områden och testa om brunnar borras djupare över tiden.

Med fokus på regioner som är kända för att bero på grundvatten, som Kaliforniens Central Valley, paret samlade en mängd information om olika typer av brunnar över hela landet. Grundvatten är i allmänhet en fråga om statlig förvaltning, så de var tvungna att ta bort sina data från en mängd olika källor. "[Det var] ett av de största hindren, sa Perrone, en biträdande professor vid UC Santa Barbaras miljöstudier.

"Det tog oss ungefär fyra år att samla in och kvalitetssäkra alla dessa datakällor, "tillade Jasechko, en biträdande professor baserad på Bren School of Environmental Science &Management.

Forskare vet att uttömning av grundvatten orsakar att vissa brunnar rinner ut. Där förhållandena är rätt, borrning av nya och djupare brunnar kan avvärja denna fråga, för dem som har råd. Verkligen, Perrone och Jasechko fann att nya brunnar blir djupare mellan 1,4 och 9,2 gånger så ofta som de borras grundare.

Vad mer, forskarna fann att 79% av områdena de tittade på visade fördjupade trender över ett fönster som sträcker sig från 1950 till 2015. Hotspots för denna aktivitet inkluderar Kaliforniens Central Valley, High Plains i sydvästra Kansas, och Atlantkustslätten, bland andra regioner.

"Vi blev förvånade över hur utbredd djupare brunnborrning är, "Sa Jasechko. Nyhetsmedier hade dokumenterat trenden på platser som Central Valley, men det är genomgripande i många andra delar av landet också. Detta inkluderar platser som Iowa, där grundvatten inte har studerats lika intensivt, noterade han.

Anledningarna till att borra djupare är olika, enligt Perrone. Till exempel, människor borrar djupare för att undvika att kontaminering tränger in i akviferer från ytan, eller för att få tillgång till akviferer som har mindre stränga regler för uttag, hon förklarade. Vissa människor kan borra djupare för att få mer vatten.

"Det vi hittar är att på platser där vattennivån sjunker, vissa människor borrar djupare, kanske för att undvika att deras primära vattenförsörjning torkar, "Perrone sa." Oavsett orsakerna till att amerikanerna borrar djupare, vi föreslår att djupare brunnborrning är ett ohållbart stopp för grundvattenutarmning. "

Fyra huvudfaktorer förklarar varför djupare borrning inte kommer att lösa vattenproblem på obestämd tid. Till att börja, det kostar mer, och det kräver mer energi att pumpa vatten från djupt under jord jämfört med vatten närmare ytan.

Geologi utgör en annan utmaning:Djupare skikt bidrar i allmänhet mindre till utvinning av grundvatten. Och slutligen, grundvattnet tenderar att bli saltare på djupet, så vid en viss tid blir det oanvändbart om det inte behandlas. Som ett resultat, i många regioner finns det ett golv för hur djupt vi produktivt kan borra efter vatten.

Denna fråga drabbar landsbygden särskilt hårt. "Grundvatten är en avgörande resurs för landsbygdssamhällen, "Perrone sa." Vårt tidigare arbete visade att grundvattenbrunnar på landsbygden är särskilt sårbara för att torka. "Vad mer, dessa samhällen har ofta mindre kapacitet att uppdatera sin grundvatteninfrastruktur. Grundvatten är också viktigt för jordbrukssektorn, som ofta förlitar sig på det för bevattning, särskilt under torka, tillade hon.

Avsiktlig grundvattenstyrning och förvaltning har framträtt som aktiva områden för att hantera denna utmaning. Tanken är att bli mer samvetsgrann om hur grundvatten används och reglera och övervaka praxis mer effektivt. Ytterligare forskning pågår om hanterad vattenladdning, nämligen att uppmuntra vatten att tränga tillbaka under jorden. Detta kan vara normalt ytvatten, översvämningsvatten eller behandlat vatten. Och särskilt torra områden funderar på om man ska öka användningen av återvunnet vatten.

Forskare, praktiker och beslutsfattare från hela världen kommer att diskutera utmaningarna för grundvattenanvändning samt potentiella lösningar på en kommande konferens om grundvattnets hållbarhet. Perrone är en av de ledande arrangörerna för evenemanget, som kommer att sammankalla i Valencia, Spanien i oktober.

Denna nya uppsats ger ytterligare sammanhang till en av Perrone och Jasechkos tidigare studier - avslutad med professorerna Grant Ferguson vid University of Saskatchewan, och Jennifer McIntosh vid University of Arizona - där de fann att USA kan ha mindre användbart grundvatten än man tidigare trott. Det knyter också an till Perrones arbete med grundvattenpolitiken i USA i framtiden, hon planerar att titta på de rättsliga ramarna kring användningen av grundvatten. "Mitt mål är att förstå vilka typer av lagar som antas i de västra 17 staterna för att hantera grundvattenuttag på mer hållbara sätt, " Hon sa.