El bombeo excesivo de los acuíferos subterráneos puede hacer que la tierra circundante se hunda y provoque daños en las calles. puentes y otra infraestructura, almacenamiento reducido de agua subterránea, y agua potable contaminada, según investigadores de Missouri S&T. Están utilizando una forma de inteligencia artificial conocida como aprendizaje automático para mapear el hundimiento, llamado hundimiento de la tierra, para ayudar a los funcionarios de políticas del agua a tomar decisiones informadas.

Dr. Ryan Smith, profesor asistente de hidrología en el departamento de geociencias e ingeniería geológica y petrolera de S&T, dice el aumento de la temperatura, Los cambios en los patrones de precipitación y la creciente demanda de agua dulce están ejerciendo una presión adicional sobre los acuíferos. Las sequías más frecuentes y extremas, así como las inundaciones, reducen la capacidad de captar y almacenar agua. El oeste de los EE. UU. Se ha visto particularmente afectado debido a la limitada disponibilidad de agua superficial, poblaciones en rápido crecimiento y cultivos de alto valor que requieren grandes cantidades de agua.

Los métodos tradicionales para medir el hundimiento de la tierra en áreas de extracción de agua subterránea no solo requieren mucho tiempo, pero también costoso y podría resultar en errores o lagunas, Smith dice. En cambio, El aprendizaje automático cuantifica la relación entre los datos de aguas subterráneas ampliamente disponibles y el hundimiento de la tierra y se puede utilizar para predecir el hundimiento futuro. Los datos incluyen tasas de evaporación de la superficie terrestre y las plantas, uso del suelo y espesor de sedimentos.

Para realizar su investigación, Smith y su Ph.D. estudiante, Sayantan Majumdar, compiló datos hidrológicos y de subsidencia de satélites y estaciones GPS terrestres en todo el oeste de EE. UU., incluyendo California, Arizona, y Nevada.

California representa el 75% del hundimiento total en el oeste de los Estados Unidos. El agua subterránea riega millones de acres de tierras de cultivo en el Valle Central de California. una franja de 450 millas de tierra agrícola donde se cultiva un tercio de las frutas y verduras del país. Es una de las áreas más afectadas por hundimientos. El modelo de Smith y Majumdar estima que la tierra se hunde más de dos pulgadas por año en una gran área del Valle, y las tasas de hundimiento en algunas partes del Valle se han medido en casi un pie por año.

"Eso afecta la infraestructura:hogares, puentes y canales, "dice Smith." Los canales se agrietan o no funcionan correctamente. California también está construyendo trenes de alta velocidad a través del Valle, por lo que esta información podría ayudarlos a planificar ".

El potencial de lixiviación de arsénico es un problema indirecto con el hundimiento, Smith dice. Dado que el bombeo reduce los niveles de agua en los acuíferos poco profundos utilizados para el riego, los lugareños recurren a aguas más profundas para su abastecimiento de agua potable. Bombeando desde lo más profundo Los acuíferos presurizados pueden hacer que la arcilla que contiene arsénico se compacte y libere contaminantes en el acuífero. elevar el arsénico en el agua potable a niveles peligrosos. Esos acuíferos contienen agua que tiene miles de años, y no se reponen rápidamente, Smith dice.

Smith y Majumdar están ampliando su método para estimar otras condiciones hidrológicas, como la demanda de agua subterránea en acuíferos de alto uso, incluido el acuífero High Plains en Kansas, los acuíferos de cuenca y cordillera en Arizona y el acuífero aluvial del río Mississippi en el sur de los EE. UU. Los resultados podrían afectar la gestión de las aguas subterráneas en todo el mundo y en Missouri.

"La región húmeda del sureste de Missouri tiene una alta demanda de agua subterránea para cultivos, "Dice Smith." Los funcionarios de la llanura aluvial de Mississippi podrían usar lo que hemos aprendido para planificar con anticipación las necesidades de agua subterránea. Queremos trabajar con la comunidad agrícola para que todos ganen ".

Smith y Majumdar han escrito un artículo sobre la investigación. Sus hallazgos se publican en Investigación de recursos hídricos , una publicación de la American Geophysical Union (AGU).