Valle Central de California, con las escarpadas colinas de la Cordillera de la Costa. Crédito:Wikimedia Commons
La disponibilidad de agua de los acuíferos subterráneos es vital para las necesidades básicas de más de 1.500 millones de personas en todo el mundo.
En décadas recientes, sin embargo, el bombeo excesivo de aguas subterráneas, combinado con la sequía, ha provocado que algunos acuíferos pierdan permanentemente su capacidad de almacenamiento esencial.
Con la esperanza de brindar mejores herramientas a los administradores de recursos hídricos para mantener los acuíferos saludables, Los científicos financiados por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y afiliados a la Universidad Estatal de Arizona (ASU) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) están utilizando la última tecnología espacial para medir este preciado recurso natural.
"Los períodos de sequía tienen efectos a largo plazo en los suministros de agua subterránea y crean grandes desafíos para la gestión de las aguas subterráneas, "dice Maggie Benoit, un director de programa en la División de Ciencias de la Tierra de NSF, que financió la investigación. "Ahora, Los científicos están desarrollando nuevos métodos para monitorear los niveles de las aguas subterráneas utilizando mediciones de la superficie de la Tierra basadas en satélites. proporcionando una imagen más completa de la salud de los recursos de agua subterránea de nuestra nación ".
Los investigadores han centrado sus esfuerzos en uno de los sistemas acuíferos más grandes del mundo, ubicado en el Valle Central de California, midiendo tanto su volumen de agua subterránea como su capacidad de almacenamiento. Los resultados de sus hallazgos se publican en la revista American Geophysical Union. Investigación de recursos hídricos .
Mirando bajo tierra desde el espacio
El Valle Central de California es un importante centro agrícola que cubre un área de aproximadamente 20, 000 millas cuadradas. Produce más del 25 por ciento de la agricultura de EE. UU., a un valor estimado de $ 17 mil millones por año.
Mapa que muestra el Valle Central de California, que atraviesa gran parte del estado. Crédito:Wikimedia Commons
El sistema acuífero del Valle Central proporciona agua para las personas y los humedales, abasteciendo alrededor del 20 por ciento de la demanda total de agua subterránea de EE. UU. Debido a la sequía y al aumento de la población humana, este acuífero sirve, está clasificado como uno de los más estresados del mundo.
Si bien los estudios anteriores sobre los recursos hídricos y la sequía se han centrado principalmente en mediciones de baja resolución o escala local de la dinámica de las aguas subterráneas, el equipo de investigación de este estudio, que incluye a los científicos de ASU Chandrakanta Ojha, Manoochehr Shirzaei y Susanna Werth, y Donald Argus y Thomas Farr de JPL, tomó una ruta más de alta tecnología.
Utilizaron las características de recopilación de datos de varias técnicas de teledetección terrestre basadas en satélites para obtener una vista más consistente y de mayor resolución del sistema acuífero del Valle Central.
"Irónicamente, "dice Werth, "Tuvimos que viajar varios cientos de millas en el espacio para ver lo que estaba sucediendo debajo de la superficie de nuestro planeta".
Usando estos de alta tecnología, técnicas de teledetección, el equipo analizó datos de la sequía de 2007 a 2010 y trazó un mapa de todo el Valle Central de California.
"Es fantástico cuando podemos utilizar nuestra alta tecnología, Satélites en órbita terrestre para ayudar a resolver problemas del mundo real aquí mismo en California, "agrega Farr.
El río Sacramento y su cuenca son parte del Valle Central. Crédito:Wikimedia Commons
Un indicador para los acuíferos de todo el mundo
El equipo midió el hundimiento de la tierra (cuando la tierra por encima y alrededor de un acuífero se desplaza hacia abajo) utilizando un radar de apertura sintética interferométrica espacial (InSAR) y lo agregó a los datos sobre los niveles de agua subterránea muestreados en miles de pozos en todo el Valle Central.
Luego, los investigadores utilizaron datos de la misión de satélite gemelo de la NASA, el Experimento Clima y Recuperación Gravitatoria (GRACE), para estimar la pérdida de agua subterránea.
"Es esta combinación de literalmente terabytes de datos lo que nos ayudó a obtener la mejor imagen de lo que está sucediendo debajo de la superficie, "dice el autor principal Ojha.
El equipo descubrió que entre 2007 y 2010, hubo una caída significativa en los niveles del suelo en el área sur del Valle Central, casi 32 pulgadas, una disminución que normalmente debería llevar décadas.
"El sobregiro de agua subterránea en algunas partes del Valle Central ha alterado permanentemente las capas de arcilla, causando un hundimiento rápido del suelo que puede ser medido por satélites de radar desde el espacio, "dice Shirzaei.
El resultado más sorprendente, sin embargo, es la pérdida permanente de capacidad de almacenamiento de agua en el sistema acuífero. Durante la sequía de 2007 a 2010, hasta el 2 por ciento de la capacidad de almacenamiento se perdió por completo cuando el nivel del agua disminuyó y las capas de arcilla en el sistema se compactaron permanentemente.
El Valle Central, visto desde el espacio. Crédito:NASA
"Esa capacidad de almacenamiento no se puede recuperar mediante la recarga natural, "dice Ojha." Esto significa que durante la temporada de lluvias, cuando llueve en el Valle Central, no hay suficiente espacio para almacenar el agua, haciendo que los suministros de agua subterránea sean más escasos durante las futuras sequías ".
Nuevos satélites para medir los efectos de la sequía
El siguiente paso para el equipo será centrarse en la sequía en California de 2012 a 2016, un período que fue más perjudicial para el acuífero del Valle Central que la sequía de 2007 a 2010.
Los investigadores planean integrar las mediciones de radar con datos adicionales de los satélites GRACE Follow-On (FO) recién lanzados.
La misión GRACE FO, que se lanzó el 22 de mayo de este año, consta de dos satélites casi idénticos que se suceden a lo largo de la misma órbita. Los satélites miden continuamente la distancia entre ellos, que cambia dependiendo del campo de gravedad sobre el que orbitan.
Dado que las oscilaciones del agua subterránea cambian el campo de gravedad, los científicos pueden usar los datos para mapear la ubicación del agua subterránea y el cambio de volumen.
El trabajo no terminará ahí. El equipo espera extender la investigación a Arizona y otras áreas del árido suroeste.
"Toda la región se ve afectada por una sequía prolongada, "afirma Werth, "con diferencias de gravedad, Condiciones climaticas, enfoques de la geología del agua subterránea y la gestión del agua.
"Nuestra esperanza es que esta investigación permita a los responsables de la toma de decisiones gestionar con precisión los recursos hídricos y planificar las asignaciones futuras de agua. Los gestores del agua deben conocer los procesos irreversibles que tienen lugar y cómo prevenir crisis futuras".
