Il rumore sismico, le vibrazioni di basso livello causate da qualsiasi cosa, dai treni della metropolitana alle onde che si infrangono sulla spiaggia, è molto spesso qualcosa che i sismologi lavorano per evitare. Lo scompongono in modelli e creano algoritmi volti ad eliminarlo in modo da poter identificare i segnali dei terremoti.

Ma Tim Clements pensa che potrebbe essere uno strumento per monitorare una delle risorse più preziose del mondo:l'acqua.

Uno studente laureato che lavora nel laboratorio dell'assistente professore di scienze della Terra e planetarie Marine Denolle, Clements è l'autore principale di un recente studio che ha utilizzato il rumore sismico per misurare le dimensioni e i livelli dell'acqua nelle falde acquifere sotterranee della California. La tecnica potrebbe anche essere utilizzata per monitorare se e come le falde acquifere rimbalzano dopo le precipitazioni, e comprendere i cambiamenti geologici che potrebbero verificarsi quando l'acqua viene pompata fuori. Lo studio è descritto in un articolo pubblicato di recente in Lettere di ricerca geofisica .

"Il modo in cui ciò sarebbe comunemente fatto oggi sarebbe quello di effettuare una misurazione in un pozzo di acqua sotterranea, " disse Clements. "E se hai una rete di quei pozzi, puoi sviluppare un modello in cui assumi una serie di parametri idrologici... e che ti permetta di misurare lo stato di salute della falda acquifera.

"Ma quello che abbiamo mostrato è che possiamo semplicemente misurare direttamente queste onde che viaggiano attraverso l'intera falda acquifera, " ha continuato. "Quindi non dobbiamo fare queste supposizioni, perché possiamo misurare direttamente le onde."

Usando queste misurazioni, i ricercatori sono stati in grado di misurare la profondità dell'acqua della falda acquifera della valle di San Gabriel, situato appena fuori Los Angeles, entro un centimetro. Gli sforzi per misurare la dimensione della falda acquifera sono stati limitati dalla rete sismica esistente, Clemente ha detto, e quindi erano precisi solo fino a circa un chilometro.

"Questo ci dà un modo per iniziare a pensare al volume, " Disse Denolle. "Quello che abbiamo scoperto è che usando questo metodo il volume che abbiamo calcolato come pompato fuori dalla falda acquifera è uguale al volume che è stato pubblicato".

"Lo abbiamo stimato a circa mezzo chilometro cubo, " Clements ha detto. "E questo è esattamente ciò che il maestro dell'acqua di San Gabriel ha detto di aver pompato durante la siccità per soddisfare la domanda".

quella siccità, Clemente ha detto, è stato uno dei motivi per cui i ricercatori hanno scelto di concentrarsi sulla San Gabriel Valley.

"Avevano sperimentato una massiccia siccità negli ultimi cinque anni, e ci sono oltre 1 milione di persone che vivono in questa area relativamente piccola fuori Los Angeles che dipendono dalle acque sotterranee per tutte le loro esigenze di utilizzo dell'acqua, " ha detto. "Negli ultimi cinque anni, avevano perso una grande quantità di acqua freatica, e c'è un grande costo finanziario per questo, quindi il nostro obiettivo era capire se possiamo usare le onde sismiche per capire cosa sta succedendo con la falda acquifera".

La regione è inoltre già dotata di una rete di sismografi, Egli ha detto, rendendo relativamente facile ottenere dati sul rumore sismico e utilizzarli per esaminare la falda acquifera.

Sebbene lo studio non sia stato il primo a pensare di utilizzare il rumore sismico per studiare le acque sotterranee, Denolle ha affermato che gli sforzi precedenti erano stati ostacolati perché si basavano su un segnale relativamente debole rispetto a fattori ambientali come la temperatura e la pressione.

"Questo è stato un grande segnale che abbiamo osservato, " ha detto. "La falda acquifera ha oscillato con 20 metri di variazioni di altezza dell'acqua in un paio di anni, quindi è un segnale più grande di qualsiasi influenza ambientale".

Il sistema potrebbe anche essere uno strumento utile per chiunque sia coinvolto nella gestione delle risorse idriche, Clemente ha detto, perché può dare loro una visione momento per momento di ciò che sta esattamente accadendo in una falda acquifera sotterranea.

"Questo potrebbe essere usato per la gestione dell'acqua, " Clements ha detto. "In questo studio, abbiamo esaminato circa 17 anni di dati, dal 2000 al 2017, ma in futuro questo potrebbe essere utilizzato in un'applicazione di gestione dell'acqua, in modo da poter avere un'immagine di ciò che sta accadendo con la falda acquifera su base giornaliera."

Oltre a fornire misurazioni delle acque sotterranee, la tecnica può essere utilizzata anche per monitorare lo stato di salute di una falda acquifera nel tempo.

"Se avessimo i dati, potremmo essere in grado di utilizzare questa tecnologia per guardare indietro a come apparivano le falde acquifere del passato e studiare l'evoluzione a lungo termine di una falda acquifera, " Ha detto Denolle. "Una delle sfide per le persone che gestiscono le risorse idriche è se le falde acquifere rispondono ancora in modo elastico, il che significa che possiamo ricaricarlo con la stessa capacità di stoccaggio o sta perdendo capacità nel tempo mentre pompiamo l'acqua? Usando le onde sismiche, possiamo potenzialmente scoprire se questi acquiferi sono elastici o meno".

Andando avanti, Clemente ha detto, intende perseguire modi per migliorare la risoluzione del sistema sia a livello micro che macro.

Lavorando in collaborazione con la facoltà della Tufts University, ha installato pozzi e sismometri nel campus per monitorare i cambiamenti mentre le acque sotterranee vengono pompate in superficie per irrigare i campi sportivi. Altri sforzi sono concentrati sull'utilizzo della rete sismometrica esistente in California per migliorare i modi per misurare la dimensione complessiva delle falde acquifere.