Investigadores de la Universidad de California en San Diego informan en un nuevo estudio sobre una forma de mejorar el monitoreo del agua subterránea mediante el uso de una tecnología de detección remota (conocida como InSAR), junto con datos climáticos y de cobertura del suelo, para cerrar las brechas en la comprensión del agua subterránea sostenible en el Valle de San Joaquín de California.

Su trabajo podría ser revolucionario para la gestión del uso de aguas subterráneas en regiones agrícolas de todo el mundo. dado que el monitoreo y la gestión de las aguas subterráneas han sido notoriamente difíciles de llevar a cabo debido a la falta de datos confiables.

El InSAR (radar interferométrico de apertura sintética) basado en satélites se utiliza para hacer mapas de alta resolución del movimiento de la superficie terrestre en el espacio y el tiempo. incluida la medición del hundimiento (o hundimiento). El hundimiento puede ocurrir cuando se extraen grandes cantidades de agua subterránea de los depósitos subterráneos, llamados acuíferos.

El estudio, publicado en la revista Cartas de investigación ambiental , aprovechó la resolución de escala increíblemente fina de InSAR para evaluar los patrones de subsidencia según el tipo de cultivo, revelando resultados sorprendentes. Por ejemplo, a pesar de los informes de un alto consumo de agua por los cultivos de frutas y nueces en California, los tipos de cultivos con las mayores tasas de hundimiento, y por asociación las mayores tasas de uso de agua subterránea, eran cultivos extensivos como maíz y soja, seguido de pastos como alfalfa, cultivos de camiones como tomates, y por último, cultivos de frutas y nueces como almendras y uvas.

"Nuestra hipótesis inicial era que los cultivos de frutas y nueces estarían asociados con algunas de las tasas más altas de hundimiento, pero encontramos lo contrario, "dijo el autor principal del estudio, Morgan Levy, un profesor asistente con una cita conjunta con la Institución de Oceanografía Scripps de UC San Diego y la Escuela de Política y Estrategia Global.

Debido a que el desplazamiento es una respuesta al cambio de almacenamiento de agua subterránea en ubicaciones con geología variable, suelos y vegetación, la interpretación de InSAR varía según las ubicaciones, a diferencia de las mediciones satelitales del clima que tienen la misma interpretación en cualquier lugar. Por lo tanto, InSAR debe combinarse con otras fuentes de datos geofísicos para lograr un conocimiento específico de la ubicación del uso de las aguas subterráneas.

Al combinar InSAR con otros conjuntos de datos de superficie terrestre, incluida la cobertura terrestre, evapotranspiración potencial (una medida de la demanda de agua de la planta), y la ubicación de las redes de suministro de agua superficial, Los investigadores de UC San Diego encontraron que entre 2015 y 2017, el hundimiento se produjo a tasas mucho más altas en las tierras cultivadas de regadío en comparación con las tierras no desarrolladas, y en años de superficie seca con limitación de agua en relación con los años húmedos.

Durante el período de estudio, hubo una mediana de 272 milímetros (o 16 pulgadas) de hundimiento total acumulativo para los cultivos de campo (como el maíz y la soja), y una tasa de hundimiento por año de agua seca de 131 milímetros (5 pulgadas) por año. Para cultivos de frutas y nueces, (como almendras y uvas) hubo una mediana de 62 milímetros (2,5 pulgadas) de hundimiento total durante el período de estudio, y una tasa de hundimiento por año de agua seca de 31 milímetros (1 pulgada) por año.

"El resultado podría explicarse por dos cosas. Primero, en promedio, las frutas y nueces requieren menos agua fisiológicamente, en comparación con los cultivos de campo y pastos. Segundo, Los cultivos de campo y pastos tienden a utilizar métodos de riego que son menos eficientes y de mayor volumen que los utilizados por los cultivos de frutas y nueces. "Dijo Levy." Sin embargo, las frutas y nueces aún pueden consumir mayores volúmenes totales de agua porque ocupan más área de tierra, incluso si su intensidad de uso de agua subterránea es menor ".

Los métodos y hallazgos de esta investigación podrían usarse para apoyar el esfuerzo continuo del estado para prevenir la sobreexplotación de los acuíferos subterráneos. El agua subterránea es un recurso fundamental tanto a nivel nacional como mundial:en los EE. UU., el agua subterránea es una fuente de agua potable para aproximadamente la mitad de la población, y constituye la mayor fuente de agua de riego para la agricultura. El riego representa aproximadamente el 70 por ciento de las extracciones totales de agua subterránea de EE. UU., y California tiene las tasas más altas de bombeo de agua subterránea de la nación.

"Nuestros hallazgos indican que en el Valle Central, Los costos y beneficios de las transiciones desde los cultivos extensivos hacia los cultivos de frutas y nueces en los últimos años son más complejos de lo que normalmente se supone. ", Agregó Levy." Nuestros resultados sugieren la posibilidad de que las transiciones al cultivo de frutas y nueces sean deseables, al menos desde una perspectiva de sostenibilidad de las aguas subterráneas, aunque se necesita más investigación para confirmar esto ".

Potencial global para promover el monitoreo y la gestión de las aguas subterráneas

California es un ejemplo de clima semiárido y dependiente del riego para la agricultura. Esfuerzos coordinados del equipo de científicos climáticos y geofísicos de UC San Diego para vincular el hundimiento, uso de aguas subterráneas y superficiales, y los datos de producción de cultivos en escalas temporales y espaciales comparables tienen un enorme potencial para promover el control y la gestión de las aguas subterráneas en las regiones agrícolas de otras partes del mundo, dijeron los autores.

En el Valle de San Joaquín durante los años lluviosos, los agricultores pueden recibir hasta el 100 por ciento de sus asignaciones de agua superficial, mientras que en años extremadamente secos, pueden no recibir ninguno. Cuando los suministros de agua superficial no estén disponibles, los agricultores extraen agua subterránea. Por lo tanto, el agua subterránea se ha vuelto cada vez más importante bajo el cambio climático, ya que California y muchas partes del mundo han experimentado escasez de agua superficial. Sin embargo, se produce un bombeo excesivo, incluso en años relativamente húmedos. Y, los acuíferos pueden agotarse.

En 2014, California aprobó una legislación que exige una Cambio liderado localmente hacia el uso sostenible de las aguas subterráneas, el recurso del que depende el 85 por ciento de su población y gran parte de su industria agrícola de $ 50 mil millones. Los datos de InSAR pueden ser críticos para los esfuerzos del estado para realizar un monitoreo y manejo efectivos en respuesta al cambio climático.

Si bien la legislación ha alentado a las agencias locales a comenzar a utilizar InSAR para documentar el hundimiento de la tierra, Los usos de InSAR para el monitoreo directo del uso de aguas subterráneas se encuentran en una etapa temprana de su desarrollo. Los esfuerzos de investigación de UC San Diego brindan un ejemplo de cómo los administradores de agua pueden usar fuentes de datos satelitales, incluido InSAR, para monitorear directamente las relaciones locales entre hundimientos, bombeo de aguas subterráneas y carteras de cultivos.

"La promesa de InSAR radica en nuestra capacidad para combinarlo con otras fuentes de datos geofísicos y sociales para responder preguntas relevantes para las políticas de agua, "Escribieron Levy y sus coautores." Ofrecemos una vista previa del poder de dicha síntesis, demostrando que los patrones espaciales de hundimiento y su relación con el cultivo agrícola y la demanda de agua asociada son claros y sólidos ".

Concluyeron, "Nuestros hallazgos sugieren que las palancas de políticas que apoyan la gestión sostenible de las aguas subterráneas podrían beneficiarse de la consideración de la intensidad del uso de las aguas subterráneas en la selección de cultivos, no sólo la sostenibilidad difícil de definir de los volúmenes de extracción de agua subterránea sobre los límites de los acuíferos de agua subterránea que siguen siendo inciertos y que son costosos de delimitar ".