La disponibilidad de agua de acuíferos subterráneos es vital para las necesidades básicas de más de 1.500 millones de personas en todo el mundo, incluidos aquellos de nosotros que vivimos en el oeste de los Estados Unidos. Sin embargo, en las últimas décadas, el bombeo excesivo de agua subterránea, combinado conla sequía ha causado que algunos acuíferos pierdan permanentemente la capacidad esencial de almacenamiento.
Con la esperanza de proporcionar a los administradores de recursos hídricos mejores herramientas para ayudar a mantener sanos los acuíferos, un equipo de científicos de ASU y el Laboratorio de Propulsión a Chorro JPL están utilizando la última tecnología espacial para mirar debajo de la superficie de la Tierra para medir este precioso recurso natural.
Han centrado sus esfuerzos en uno de los sistemas acuíferos más grandes del mundo, ubicado en el Valle Central de California, que mide tanto su volumen de agua subterránea como su capacidad de almacenamiento. Los resultados de sus hallazgos más recientes en este innovador estudio se han publicado recientemente en Investigación de recursos hídricos .
Medición subterránea desde el espacio
El Valle Central de California es un importante centro agrícola que cubre un área de aproximadamente 20,000 millas cuadradas. Produce más del 25 por ciento de la agricultura de los Estados Unidos, a un valor estimado de $ 17 mil millones por año.
Más allá de los cultivos agrícolas, el sistema de acuíferos del Valle Central proporciona el agua necesaria para las personas y los humedales, abasteciendo alrededor del 20 por ciento de la demanda total de agua subterránea de los EE. UU. Con una combinación de aumento de la población y sequía, este acuífero está clasificado como uno de los sistemas de acuíferos más estresadosen el mundo.
Si bien los estudios anteriores sobre los recursos hídricos y la sequía se han centrado principalmente en mediciones de baja resolución o a escala local de la dinámica de las aguas subterráneas, el equipo de investigación para este estudio, que incluye a los científicos de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU, Chandrakanta Ojha, Manoochehr Shirzaei y SusannaWerth, con Donald Argus y Thomas Farr de JPL, tomó una ruta aún más de alta tecnología.
Utilizaron las funciones de recopilación de datos de varias técnicas de teledetección de la Tierra basadas en satélites para obtener una vista más consistente y de mayor resolución del sistema de acuíferos del Valle Central de California que nunca antes.
"Irónicamente", dice el coautor Werth, quien también tiene una cita conjunta en la Escuela de Ciencias Geográficas y Planificación Urbana de ASU, "tuvimos que recorrer varios cientos de millas hacia el espacio para ver qué estaba sucediendo bajo la superficiede nuestro planeta "
Utilizando estas técnicas de detección remota de alta tecnología, el equipo analizó los datos del período de sequía de 2007 a 2010 y comenzó a mapear todo el Valle Central de California.
"Es genial cuando podemos utilizar nuestros satélites de alta tecnología en órbita terrestre para ayudar a resolver problemas del mundo real en California", agrega el coautor Farr del Laboratorio de Propulsión a Chorro.
Midieron el hundimiento de la tierra cuando la tierra sobre y alrededor de un acuífero se desplaza hacia abajo usando el radar de apertura sintética interferométrica espacial InSAR y agregaron eso a los datos sobre los niveles de agua subterránea muestreados en miles de pozos en todo el Valle Central.
"Es esta combinación de literalmente terabytes de datos que nos ayuda a obtener la mejor imagen de lo que está sucediendo debajo de la superficie", dice el autor principal, Ojha.
Un clima de campana para acuíferos alrededor del mundo
De este análisis, el equipo encontró que entre 2007 y 2010, hubo una caída significativa en los niveles del suelo en el área sur del Valle Central. De hecho, en un período de tres años, hubo una caída de casi 32 pulgadas, una disminución que normalmente debería llevar décadas.
"El sobregiro del agua subterránea en algunas partes del Valle Central ha alterado permanentemente las capas de arcilla, causando un hundimiento rápido del suelo que puede ser medido por satélites de radar desde el espacio", dice el coautor Shirzaei.
Sin embargo, el resultado más sorprendente de este estudio es la pérdida permanente de la capacidad de almacenamiento de agua en el sistema acuífero. Durante la sequía de 2007 a 2010, se perdió por completo hasta el dos por ciento de la capacidad de almacenamiento cuando el nivel del agua disminuyó y la arcillacapas en el sistema fueron compactadas permanentemente.
"Esa capacidad de almacenamiento no se puede recuperar a través de la recarga natural", dice Ojha. "Esto significa que durante la estación húmeda, cuando llueve el Valle Central, hay menos espacio para almacenarla, lo que hace que los suministros de agua subterránea sean más escasos durante las futuras sequías".
Nuevos satélites para medir los efectos de la sequía
Los próximos pasos para este equipo serán enfocarse en el período de sequía en California de 2012 a 2016, que fue aún más perjudicial para el acuífero del Valle Central que el período de sequía de 2007 a 2010.
"Los períodos de sequía tienen efectos a largo plazo en los suministros de agua subterránea y crean desafíos importantes para la gestión de las aguas subterráneas", dice Maggie Benoit, directora del programa en la División de Ciencias de la Tierra de la Fundación Nacional de Ciencias, que proporcionó fondos para la investigación ". Ahora investigadoresestán desarrollando nuevos métodos para monitorear los niveles de agua subterránea utilizando mediciones satelitales de la superficie de la Tierra, proporcionando una imagen más completa de la salud del agua subterránea de nuestra nación ".
Los investigadores planean integrar mediciones de radar con datos adicionales de los satélites de seguimiento de la NASA / GFZ GRACE GRACE-FO recientemente lanzados. La misión GRACE FO, que se lanzó el 22 de mayo, consta de dos satélites casi idénticos que siguen a unootro a lo largo de la misma órbita. Los satélites miden continuamente la distancia entre ellos, que cambia según el campo de gravedad sobre el que orbitan. Dado que las oscilaciones del agua subterránea cambian el campo de gravedad, los científicos pueden usar los datos para mapear la ubicación del agua subterránea y el cambio de volumen.
Y el trabajo no terminará allí. El equipo de investigación espera extender la investigación que están haciendo en California a Arizona y otras áreas del árido suroeste.
"Toda la región se ve afectada por una sequía a largo plazo", afirma Werth, "con diferencias en la severidad, las condiciones climáticas, la geología del agua subterránea y los enfoques de gestión del agua. Nuestra esperanza es que estos estudios permitan a las autoridades y a los tomadores de decisiones gestionar con precisiónrecursos hídricos y plan para futuras asignaciones de agua. Los administradores del agua necesitan saber acerca de los procesos irreversibles que tienen lugar y cómo actuar para prevenir una crisis futura ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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