En karta som visar den totala förändringen av vattenlagringen i kubikkilometer för 14 stora akvifärer under 15 år baserat på satellitdata. En studie ledd av University of Texas i Austin använde data för att undersöka hur bevattning och klimat påverkade varje akvifers vattenförsörjning. Total vattenlagring inkluderar grundvatten, markvatten och ytvatten. Varma färger indikerar akviferer som tappade vatten. Kalla färger är akviferer som fått vatten. Kredit:Scanlon et al.
Forskare vid University of Texas i Austin har skapat en balansräkning för vatten över hela USA – som spårar den totala vattenlagringen i 14 av landets stora akviferer under 15 år.
Resultaten publicerades i Miljöforskningsbrev den 17 augusti, 2021, med forskningen som undersöker samspelet mellan bevattningsvanor och klimat på vatten.
Studien fann att bevattning kan hanteras mer effektivt i fuktiga områden i östra hälften av USA där ytvatten är mer lättillgängligt, ett fynd som kan få konsekvenser för var USA kan odla mat, enligt forskarna. Med långvariga torka och intermittenta intensiva översvämningar förväntas i framtiden, särskilt i det torra västra USA, det finns en ökande oro för att överbeskatta vattenresurserna i regionen, speciellt för konstbevattnat jordbruk.
"Det är viktigt att förstå sambandet mellan människans vattenanvändning och klimatets extremer för att utveckla mer hållbara metoder för vattenförvaltning i framtiden, " sa studiens huvudförfattare Bridget Scanlon, en senior forskare vid UT Bureau of Economic Geology, en forskningsenhet vid Jackson School of Geosciences.
Studien belyser också hur ytvatten spelar en viktig roll för att fylla på grundvatten, med dessa vattenresurser som hjälper till att dämpa effekterna av bevattning.
Till exempel, grundvattenpumpning för bevattning i Mississippi Embayment Aquifer översteg den i California Central Valley, ett av de mest produktiva jordbruksområdena i världen. Men satellitdata visade att Mississippi Embayment inte upplevde någon långvarig grundvattenutarmning trots de höga nivåerna av pumpning. Forskare tillskrev detta till grundvattenpumpning som fångar upp vatten från det täta bäcknätet i den fuktiga Mississippi Embayment.
I kontrast, i det halvtorra västra USA där torka är mycket vanligare, bevattning kan förstärka eller dämpa torkan beroende på källan till bevattningsvattnet. Till exempel, i California Central Valley, bevattning växlar från huvudsakligen ytvatten under våta perioder till övervägande grundvatten under torka, förstärker torkans effekter på grundvattenutarmningen. Detta har lett till en grundvattenutarmning i Central Valley på totalt cirka 30 kubikkilometer, liknande lagringskapaciteten i Lake Mead, den största ytvattenreservoaren i USA
Ett fält i California Central Valley som matas via översvämningsbevattning. Kredit:Flickr/staticantics
Och i nordvästra och norra centrala USA, utbredd ytvattenbevattning bidrog sannolikt till att den totala vattenlagringen i dessa akviferer förblev stabil eller ökade något, även om vissa områden stod inför liknande torka som Central Valley.
För att förstå hur vattnet förändrades över tiden, forskarna använde mätningar från NASA:s GRACE-satelliter tagna från 2002-2017 för att spåra den totala mängden vatten som lagrats i varje akviferområde – inklusive grundvatten, markfuktighet, ytvatten och snö.
Forskarna sammanställde också klimatdata och bevattningsregister för varje akviferområde och resultat från regional modellering av U.S. Geological Survey. I klimatdatan fanns information om nederbörd och torka. Bevattningsprotokollen inkluderade vattenvolymer och om vattnet kom från ytvatten eller akviferer.
Genom att jämföra den totala vattenlagringen över tid med klimat- och bevattningsdata, forskarna kunde beskriva hur vattenförsörjningen i varje akviferområde förändrades – och vilken roll människor spelade för att förstärka eller dämpa klimatpåverkan på vattenlagring.
Scott Tinker, direktören för Bureau of Economic Geology, sade att studiens insikter om mänskligt inflytande erbjuder viktig information för att hantera vattenresurser i framtiden.
"När vi fortsätter att studera effekterna av extrema klimat, det är viktigt att också förstå effekterna av mänskliga förvaltningsmetoder på vatten och andra naturresurser, " sade han. "Den här studien gör betydande framsteg mot detta mål."
