Decenni di sovra-pompaggio delle acque sotterranee hanno alterato irreversibilmente gli strati di argilla in alcune parti della Central Valley della California, facendo sprofondare il terreno e riducendone permanentemente la capacità di immagazzinare acqua, mostra un nuovo studio di telerilevamento satellitare.

La ricerca, pubblicato dagli scienziati di Stanford online sulla rivista Ricerca sulle risorse idriche , rivela che la terra nella San Joaquin Valley dello stato (all'incirca la metà meridionale della Central Valley) è sprofondata di quasi tre piedi (85 cm) durante una recente siccità a causa di un eccessivo pompaggio. Ciò si traduce in una perdita permanente della capacità di stoccaggio dell'acqua naturale compresa tra 336, 000 e 606, 000 piedi acri; un piede acro è uguale a 326, 000 galloni. Per confronto, l'Hetch Hetchy Reservoir che fornisce acqua a San Francisco (e Stanford) ha una capacità di circa 360, 000 acri-piedi.

La San Joaquin Valley è uno dei più grandi centri agricoli degli Stati Uniti, crescere un valore stimato di $ 17 miliardi di raccolti all'anno. Le nuove scoperte arrivano proprio mentre lo stato sta vivendo la sua stagione più piovosa da anni a seguito di un esteso, siccità da record. "La California sta ricevendo tutta questa pioggia, ma nella Valle Centrale, c'è stata una perdita di spazio per riporlo, " ha detto la coautrice dello studio Rosemary Knight, chi è il professore di George L. Harrington alla Stanford's School of Earth, Scienze energetiche e ambientali.

Stoccaggio ridotto

Knight e i suoi colleghi hanno utilizzato i dati acquisiti con una tecnologia satellitare chiamata Interferometric Synthetic Aperture Radar, o InSAR, per misurare i cambiamenti di altitudine su scala centimetrica nella valle di San Joaquin tra il 2007 e il 2010. "Il nostro lavoro è un buon esempio dell'uso dei satelliti per l'osservazione della Terra per rispondere a domande concrete sulla sostenibilità delle risorse idriche, ", ha affermato il coautore dello studio Thomas Farr, uno scienziato ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California.

Con i dati InSAR, il team è stato in grado di calcolare la quantità di subsidenza, o affondamento, che la terra stava vivendo. La subsidenza si verifica quando la pressione dell'acqua nel sottosuolo scende al di sotto di un livello critico a causa di un'eccessiva rimozione delle acque sotterranee, portando alla compattazione dei sedimenti. "Mentre pompi le acque sotterranee da una falda acquifera, la pressione dell'acqua nei minuscoli pori del sedimento diminuisce, " ha detto il primo autore dello studio Ryan Smith, un dottorando nel laboratorio di Knight. "Ciò riduce la capacità della falda acquifera di sostenere il terreno sopra di essa e ne provoca il collasso. Quel collasso si manifesta in superficie come subsidenza".

Se viene estratta troppa acqua, in particolare da strati di argilla, la compattazione diventa irreversibile e la capacità del suolo di trattenere l'acqua è diminuita in modo permanente. "Quando si toglie troppa acqua dall'argilla, la sua struttura viene riorganizzata a livello microscopico e si assesta in una nuova configurazione che ha meno spazio di archiviazione, " disse Cavaliere, che è anche affiliato allo Stanford Woods Institute for the Environment.

Ciò non solo rende più difficile immagazzinare acqua in futuro, rende anche più difficile estrarre l'acqua esistente nel presente. "È come cercare di succhiare l'acqua da una cannuccia molto sottile, " Knight ha detto. "La pressione che deve essere esercitata per tirare fuori l'acqua diventa sempre maggiore man mano che la struttura di argilla crolla".

Gli scienziati hanno esaminato solo i dati InSAR raccolti durante il periodo di siccità tra il 2007 e il 2010. Da allora, La California ha sperimentato una siccità più grave, dal 2012 al 2016.

"Penso che sia sicuro dire che l'ultima siccità potrebbe aver causato almeno altrettanto, o anche di più, subsidenza e compattazione permanente nella regione rispetto all'ultima, Smith ha detto. Ha indicato i recenti dati InSAR non inclusi in questo studio che mostrano un'ulteriore subsidenza dalla recente siccità.

Migliora la ricarica

Un modo in cui gli agricoltori della regione potrebbero alleviare il problema, Cavaliere ha detto, consiste nell'evitare di prelevare acqua dagli strati di argilla e invece di pompare da strati di sabbia e ghiaia, che si ricaricano più facilmente e sono meno suscettibili di compattazione permanente.

Fino a poco tempo fa, però, distinguere gli strati di argilla da sabbia e ghiaia dalla superficie richiedeva la perforazione di pozzi costosi. Ma il gruppo di Knight sta testando un nuovo metodo elettromagnetico geofisico che prevede il volo di un elicottero dotato di strumenti in grado di visualizzare il sottosuolo dall'aria per creare una mappa tridimensionale di argilla, depositi di sabbia e ghiaia.

"Con il giusto strumento geofisico, "Cavaliere ha detto, "non solo possiamo comprendere meglio la composizione del sottosuolo, ma aiuta anche a guidare gli sforzi di pompaggio e di ricarica delle acque sotterranee".