Dagli anni '20, l'eccessivo pompaggio di acque sotterranee in migliaia di pozzi nella San Joaquin Valley in California ha causato il cedimento del terreno in sezioni della valle, o affondare, fino a 28 piedi (8,5 metri). Questa subsidenza è esacerbata durante i periodi di siccità, quando gli agricoltori fanno molto affidamento sulle acque sotterranee per sostenere una delle regioni agricole più produttive della nazione.

La subsidenza a lungo termine è una preoccupazione seria e stimolante per i gestori idrici della California, mettere acquedotti statali e federali, argini, ponti e strade a rischio di danneggiamento. Già, il cedimento del terreno ha danneggiato migliaia di pozzi sotterranei pubblici e privati ​​in tutta la valle di San Joaquin. Per di più, la subsidenza può ridurre permanentemente la capacità di stoccaggio delle falde acquifere sotterranee, minacciando i futuri approvvigionamenti idrici. È anche costoso. Sebbene non vi sia una stima completa dei costi dei danni associati alla subsidenza, le agenzie idriche statali e federali hanno speso circa 100 milioni di dollari per le riparazioni legate alla subsidenza dagli anni '60.

Per determinare la misura in cui l'ulteriore pompaggio delle acque sotterranee è associato all'attuale storica siccità della California, iniziata nel 2012, ha colpito il cedimento del terreno nella Central Valley, Il Dipartimento delle risorse idriche della California (DWR) ha commissionato al Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California, utilizzare la sua esperienza nella raccolta e nell'analisi di dati radar aerei e satellitari. Un primo rapporto sui risultati del JPL (agosto 2015) ha analizzato i dati radar di diversi sensori tra il 2006 e l'inizio del 2015. A causa della continua siccità, DWR ha successivamente incaricato JPL di raccogliere e analizzare nuove immagini radar del 2015 e del 2016 per aggiornare DWR sulla subsidenza del terreno.

Quanto affonda?

Diversi punti problematici identificati nel primo rapporto continuano a diminuire a tassi fino a 2 piedi (0,6 metri) all'anno. La subsidenza significativa è stata misurata in due ciotole di subsidenza situate vicino alle città di Chowchilla, a sud di Merced; e Corcorano, a nord di Bakersfield. Queste ciotole coprono centinaia di miglia quadrate e hanno continuato a diventare più larghe e profonde tra maggio 2015 e settembre 2016. La subsidenza massima durante questo periodo di tempo è stata di quasi 2 piedi (0,6 metri) nell'area di Corcoran e di circa 16 pollici (41 centimetri) vicino a Chowchilla . La subsidenza si è intensificata anche vicino a Tranquility nella contea di Fresno durante lo scorso anno, dove la superficie terrestre si è stabilizzata fino a 20 pollici (51 centimetri) in un'area che si estende per 7 miglia (11 chilometri). La subsidenza in queste aree colpisce gli acquedotti e le strutture di controllo delle piene.

Piccole quantità di cedimento del terreno sono state identificate anche nella Sacramento Valley vicino a Davis e Arbuckle. Una piccola area osservata per la prima volta nella Sierra Valley, a nord del lago Tahoe, mostra circa 6 pollici (15 centimetri) di subsidenza.

Gli scienziati del JPL hanno tracciato la storia della subsidenza di diversi siti nelle aree mappate e hanno scoperto che per alcune aree della San Joaquin Valley, la subsidenza è rallentata durante l'inverno 2015-16, quando le precipitazioni hanno soddisfatto le esigenze idriche delle colture.

"Mentre possiamo vedere l'effetto che la pioggia ha sulla subsidenza, sappiamo di avere un deficit di acque sotterranee per un po' di tempo, quindi ci vorrà molto tempo per riempire quei serbatoi, ", ha affermato il coautore del rapporto JPL Tom Farr.

L'aggiornamento del rapporto ha esaminato anche la costa centro-meridionale della California, compreso Ventura, Oxnard, Santa Barbara e a nord della valle di San Joaquin, così come la Valle di Santa Clara. Non ha trovato grandi aree di subsidenza in queste regioni, anche se è stato osservato che un'area nota di subsidenza nella valle di Cuyama ha continuato a subsidenza della terra.

La co-autrice del rapporto del JPL, Cathleen Jones, ha affermato che essere in grado di individuare dove sta avvenendo la subsidenza aiuta i gestori delle risorse idriche a determinare perché sta accadendo.

"Se vedi una ciotola di subsidenza, poi qualcosa sta succedendo al centro della ciotola che sta facendo affondare la terra, ad esempio, alti livelli di pompaggio delle acque sotterranee, " ha detto Jones. "Possiamo individuare i punti problematici in modo che lo stato possa concentrarsi su quelle aree, risparmiando denaro e risorse. Troviamo l'ago nel pagliaio, per così dire."

Come è stato fatto lo studio

Per ottenere le misure di subsidenza, Gli scienziati del JPL hanno confrontato più immagini satellitari e radar interferometrico ad apertura sintetica (InSAR) della superficie terrestre acquisite già nel 2006 per produrre mappe che mostrano come varia la subsidenza nello spazio e nel tempo. InSAR viene normalmente utilizzato per produrre mappe di deformazione superficiale con una precisione di circa mezzo pollice (livello di centimetro).

Le mappe di subsidenza nel nuovo rapporto sono state create analizzando i dati satellitari del satellite Sentinel-1A dell'Agenzia spaziale europea da marzo 2015 a settembre 2016, e dal radar ad apertura sintetica per veicoli aerei disabitati della NASA (UAVSAR) da marzo 2015 a giugno 2016. I nuovi dati integrano i dati utilizzati nel precedente rapporto del PALSAR giapponese (2006-2010), Radarsat-2 del Canada (da maggio 2014 a gennaio 2015) e UAVSAR (da luglio 2013 a marzo 2015).

In che modo la subsidenza influisce sulle principali vie di approvvigionamento idrico della California

La mappatura radar UAVSAR aviotrasportata ad alta risoluzione era focalizzata sull'acquedotto della California, l'arteria principale del Progetto idrico statale, che fornisce 25 milioni di californiani e quasi un milione di acri di terreni agricoli. L'acquedotto è un sistema di canali, condutture e tunnel che trasportano l'acqua a 444 miglia (715 chilometri) dalle valli della Sierra Nevada e della California settentrionale/centrale fino alla California meridionale.

Il rapporto JPL mostra che sono in corso cedimenti localizzati che impattano direttamente sull'acquedotto, con il massimo cedimento della struttura che raggiunge i 25 pollici (64 centimetri) vicino ad Avenal nella contea di Kings. A causa della subsidenza in quest'area dalla costruzione iniziale dell'acquedotto, l'acquedotto può ora portare una portata ridotta di soli 6, 650 piedi cubi (188 metri cubi) al secondo, il 20% in meno rispetto alla sua capacità di progetto di 8, 350 piedi cubi al secondo (236 metri cubi al secondo). Gli operatori del progetto idrico devono ridurre le portate nei tratti sprofondati per evitare il superamento degli argini in cemento dell'acquedotto.

DWR, che gestisce il Progetto idrico statale, sta analizzando se il tuffo creato dalla subsidenza nell'acquedotto della California influenzerà le consegne ai distretti idrici della contea di Kern e della California meridionale. Se l'assegnazione del progetto idrico statale è pari o superiore all'85%, la consegna potrebbe essere compromessa quest'anno a causa degli impatti cumulativi della subsidenza nell'area di Avenal-Kettleman City.

La nuova analisi della NASA ha anche rilevato cedimenti fino a 22 pollici (56 centimetri) lungo il canale Delta-Mendota, una delle principali arterie del Central Valley Project (CVP), gestito dal Bureau of Reclamation degli Stati Uniti. Il CVP fornisce acqua a circa tre milioni di acri di terreni agricoli e a più di due milioni di californiani.

Preoccupa anche l'Eastside Bypass, un sistema progettato per trasportare il flusso al largo del fiume San Joaquin nella contea di Fresno. La tangenziale attraversa un'area di subsidenza in cui la superficie terrestre si è abbassata tra 16 e 20 pollici (41 e 51 centimetri) da maggio 2015, in cima a diversi piedi di subsidenza misurati tra il 2008 e il 2012. DWR sta lavorando con i distretti idrici locali per analizzare se la deformazione superficiale può interferire con gli sforzi di lotta alle inondazioni, soprattutto quando un pesante manto nevoso della Sierra si scioglie questa primavera. Nel 2000 è stata sollevata un'estensione di 8 chilometri dell'Eastside Bypass a causa di un cedimento, e DWR stima che potrebbe costare nell'ordine di $ 250 milioni per acquisire servitù di flusso e miglioramenti degli argini per ripristinare la capacità di progettazione dell'area sprofondata.

"I tassi di subsidenza della San Joaquin Valley documentati dal 2014 dalla NASA sono preoccupanti e insostenibili, ", ha affermato il direttore della DWR William Croyle. "La subsidenza ha afflitto a lungo alcune regioni della California. Ma le tariffe attuali mettono a rischio le infrastrutture che servono milioni di persone. Il pompaggio delle acque sotterranee ora mette a rischio lo stesso sistema che porta l'acqua nella valle di San Joaquin. La situazione è insostenibile".

La prossima missione radar della NASA e dell'ISRO (Indian Space Research Organisation), NISAR, raccoglierà sistematicamente dati sulla California e sul mondo e sarà l'ideale per misurare e monitorare i cambiamenti al cedimento del terreno associato al pompaggio delle acque sotterranee, così come il sollevamento associato alla ricarica naturale e assistita delle acque sotterranee.