I cerchi di questa immagine satellitare sono colture nel Kansas sudoccidentale irrigate dall'irrigazione a perno centrale, che attinge acqua da un pozzo al centro di ogni campo. L'acqua proviene in parte dalla falda acquifera di Ogallala, uno strato di acque sotterranee che si trova sotto circa 173, 746 miglia quadrate (450, 000 chilometri quadrati) delle Grandi Pianure, un'area che comprende parti di otto stati degli Stati Uniti. L'acqua è tra 30 e 100 metri sotto terra, e la quantità di acqua nella falda acquifera varia notevolmente da regione a regione. L'immagine è stata scattata dallo strumento di imaging Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) nel satellite Terra. Credito:NASA
Il pompaggio delle acque sotterranee nell'ultimo secolo ha contribuito fino al 50 percento alla diminuzione del flusso dei corsi d'acqua in alcuni fiumi degli Stati Uniti, secondo una nuova ricerca condotta da un idrologo dell'Università dell'Arizona.
Il nuovo studio ha importanti implicazioni per la gestione delle risorse idriche degli Stati Uniti. Le leggi che regolano l'uso delle acque sotterranee e superficiali variano da stato a stato. Alcuni stati occidentali, tra questi l'Arizona, gestire separatamente le acque sotterranee e superficiali.
"Stiamo cercando di capire come l'esaurimento delle acque sotterranee abbia effettivamente rimodellato il nostro paesaggio idrologico, " ha detto la prima autrice Laura Condon, un assistente professore di idrologia e scienze atmosferiche dell'Università dell'Arizona. "Che cosa significa per noi, e quali sono gli impatti duraturi?"
Condon ha affermato che questo è il primo studio a esaminare l'impatto del passato pompaggio delle acque sotterranee in tutti gli Stati Uniti. Altri ricercatori hanno esaminato come il pompaggio delle acque sotterranee ha influenzato le acque superficiali, ma su scala minore.
Utilizzando un modello di computer, Condon e il suo coautore, Reed Maxwell della Colorado School of Mines a Golden, ha determinato come sarebbero state le acque superficiali degli Stati Uniti senza usi significativi per il consumo e lo ha confrontato con i cambiamenti delle acque superficiali dall'inizio del pompaggio delle acque sotterranee su larga scala negli anni '50.
Gli scienziati si sono concentrati in particolare sui bacini dei fiumi Colorado e Mississippi e hanno esaminato esclusivamente gli effetti del passato pompaggio delle acque sotterranee perché tali perdite si sono già verificate.
L'U.S. Geological Survey ha calcolato la perdita di acque sotterranee nel XX secolo in 800 chilometri cubi, o 649 milioni di acri-piedi. Quella quantità d'acqua coprirebbe gli stati del Montana, Idaho, Wyoming, Nevada, Utah, Colorado, Arizona e Nuovo Messico, più la maggior parte della California, con acqua profonda un piede.
"Lo abbiamo dimostrato, poiché abbiamo prelevato tutta quest'acqua dal sottosuolo, che ha avuto un impatto davvero grande su come si comporta la nostra idrologia della superficie terrestre, " ha detto. "Possiamo mostrare nella nostra simulazione che eliminando questa acqua sotterranea, abbiamo prosciugato molti piccoli corsi d'acqua negli Stati Uniti perché quei corsi d'acqua sarebbero stati alimentati dallo scarico delle acque sotterranee".
Le acque sotterranee aiutano a fornire acqua alla vegetazione esistente, comprese le colture, disse Condone.
L'abbassamento delle falde acquifere e la diminuzione dei corsi d'acqua possono rendere l'irrigazione delle colture più difficile e costosa. Alcune piante autoctone, compresi gli alberi di pioppo, alla fine moriranno se la falda freatica scende al di sotto delle loro radici.
Le acque sotterranee sono spesso la componente più lenta del sistema idrologico terrestre a riprendersi dalle perdite, disse Condone.
Diminuzioni del flusso potenziale simulato causate da impoverimento delle acque sotterranee su larga scala dal 1900 al 2008. Questi cali illustrano i cambiamenti di flusso che si sarebbero verificati esclusivamente a seguito del pompaggio delle acque sotterranee e non includono altre attività di gestione che hanno un impatto sul flusso come l'irrigazione o il clima. Credito:Laura Condon e Reed Maxwell
Gli scienziati hanno scoperto che i flussi, laghi e fiumi nel Nebraska occidentale, Kansas occidentale, Il Colorado orientale e altre parti delle High Plains sono state particolarmente colpite dal pompaggio delle acque sotterranee. Questa scoperta concorda con altri studi su scala ridotta nella regione.
Maxwell ha detto, "Con questo studio, non solo siamo stati in grado di ricostruire l'impatto del pompaggio storico sull'esaurimento dei corsi d'acqua, ma possiamo anche usarlo in senso predittivo, per aiutare a gestire in modo sostenibile il pompaggio delle acque sotterranee".
Condon e l'articolo di Maxwell, "Simulare la sensibilità dell'evapotraspirazione e del flusso del flusso all'esaurimento delle acque sotterranee su larga scala" è prevista per la pubblicazione in Progressi scientifici il 19 giugno. Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha finanziato la ricerca.
Il modello al computer del team mappa le acque sotterranee e superficiali su una griglia di quadrati di 0,6 miglia su un lato che copre la maggior parte degli Stati Uniti contigui. che non comprende le regioni costiere, comprende tutte le acque sotterranee fino a 328 piedi (100 metri) sotto la superficie terrestre.
Maxwell ha detto, "Possiamo fare cose con queste simulazioni di modelli che non possiamo fare nella vita reale. Possiamo chiedere, 'E se non avessimo mai pompato? Qual è la differenza?'"
Condon ha affermato che il solo fatto di uno scenario di pompaggio delle acque sotterranee prima e dopo per un anno ha richiesto una quantità enorme di potenza di calcolo dai supercomputer.
"Abbiamo circa 32 milioni di grid box che dobbiamo risolvere nel nostro modello, " lei disse.
Le regioni più sensibili ad un abbassamento della falda freatica sono ad est delle Montagne Rocciose, dove inizialmente la falda freatica era poco profonda, alla profondità di 6-33 piedi (2-10 metri), lei disse. In quelle regioni, le acque sotterranee e di superficie sono più strettamente collegate, e l'esaurimento delle acque sotterranee è più distruttivo per la vegetazione, torrenti e fiumi.
Negli Stati Uniti occidentali, la falda era già profonda, quindi la riduzione delle acque sotterranee non ha avuto un effetto così grande sulle acque superficiali.
Altre ricerche hanno dimostrato che le parti del Midwest in cui la quantità di precipitazioni utilizzata per eguagliare la domanda evaporativa, il che significa che le piante non avevano bisogno di irrigazione, stanno diventando più aride, lei disse. Queste sono alcune delle regioni in cui il pompaggio delle acque sotterranee ha ridotto le acque superficiali.
"Nell'ovest, ci preoccupiamo molto della disponibilità di acqua e disponiamo di molti sistemi per gestire e gestire la carenza d'acqua, " Disse Condon. "Mentre ti sposti verso est, dove le cose sono più umide, non abbiamo tanti sistemi in atto."
