Shujuan Mao della Stanford University e i suoi colleghi hanno utilizzato una tecnica sorprendente per rispondere a questa domanda per l’area metropolitana di Los Angeles. Hanno analizzato i cambiamenti nella velocità delle onde sismiche che viaggiano attraverso il bacino di Los Angeles, monitorando questi cambiamenti nello spazio e nel tempo tra gennaio e ottobre 2023.

Come riportato da Mao al meeting annuale del 2024 della Seismological Society of America (SSA), il loro studio ha scoperto che i livelli delle acque sotterranee si sono quasi completamente ripristinati a profondità molto basse, circa 50 metri sotto la superficie. Tuttavia, solo il 25% circa delle acque sotterranee perse negli ultimi due decenni è stato reintegrato a circa 300 metri e più in profondità, probabilmente perché è più difficile per l'acqua piovana filtrare negli strati più profondi della terra.

"Ciò significa che un solo anno di tempeste epiche non è sufficiente per ripristinare l'esaurimento delle falde acquifere accumulato durante le recenti siccità. Ci vogliono molti più anni piovosi perché la falda acquifera profonda si riprenda completamente", ha detto Mao.

Le acque sotterranee contribuiscono per oltre il 60% alla fornitura idrica utilizzata in California durante le condizioni di siccità, ha osservato.

Mao e i suoi colleghi stanno sperimentando l’uso dei dati sismici per comprendere i livelli delle acque sotterranee nel bacino di Los Angeles, come complemento ad altri metodi utilizzati per misurare i livelli delle acque sotterranee. Il metodo più tradizionale prevede lo scavo di pozzi, che è costoso e offre solo una "misurazione su scala puntuale", ha spiegato Mao. "Non sai qual è il livello tra due pozzi o in altri strati della falda acquifera più superficiali o più profondi rispetto al tuo pozzo."

Più recentemente, i ricercatori hanno utilizzato misurazioni satellitari per rilevare piccoli cambiamenti nella deformazione della superficie terrestre o nel campo gravitazionale, il che funziona bene per dedurre cambiamenti nello stoccaggio delle acque sotterranee nel tempo e nell’area. "Queste misurazioni della superficie non possono dirci cosa sta succedendo a diverse profondità", ha detto Mao, "ma è qui che noi come sismologi possiamo aiutare."

Con i dati provenienti da 65 sismografi a banda larga nella rete sismica della California meridionale, i ricercatori hanno esaminato i cambiamenti nella velocità di propagazione delle onde sismiche. I dati utilizzati sono le vibrazioni sismiche di "fondo" generate dagli oceani, dai venti e dall'attività umana, non le onde sismiche associate ai terremoti.

"Queste vibrazioni sismiche di fondo sono continue, il che ci consente di misurare e monitorare continuamente i cambiamenti della velocità sismica", ha affermato Mao.

La velocità delle onde sismiche varia con lo stato meccanico dei materiali attraversati dalle onde. Quando il livello delle acque sotterranee aumenta, la pressione nello spazio poroso tra le rocce aumenta e le onde sismiche si propagano più lentamente attraverso questa roccia porosa.

I ricercatori hanno scoperto che le loro stime sullo stoccaggio delle acque sotterranee calcolate in base al cambiamento della velocità sismica si confrontavano bene con le misurazioni dello stoccaggio delle acque sotterranee ottenute dai dati dei pozzi e dei satelliti.

I ricercatori hanno anche scoperto un importante rifornimento delle falde acquifere nella San Gabriel Valley e nel Raymond Basin, probabilmente a causa dei flussi superficiali o sotterranei provenienti dalle montagne di San Gabriel.

La combinazione di una fitta rete sismica e di una pressante carenza d'acqua ha reso Los Angeles "un luogo ideale per mostrare come i dati sismici esistenti possano contribuire al monitoraggio, alla comprensione e alla gestione delle falde acquifere sotterranee", ha affermato Mao.

I dati sismici verrebbero probabilmente integrati con molti tipi di misurazioni per produrre il quadro completo delle dinamiche delle acque sotterranee necessarie per gestire questa preziosa risorsa in modo sostenibile e basato sui dati, ha aggiunto.

Mao, che ad agosto sarà professore assistente presso l'Università del Texas ad Austin, ha affermato che applicherà tecniche sismiche ad Austin per monitorare il modo in cui le falde acquifere in quella regione rispondono alle operazioni di ricarica artificiale.