El agua subterránea es un recurso clave para los usuarios de agua en el Valle Central de California, un importante centro agrícola con una producción económica de decenas de miles de millones de dólares anuales. La deformación de la superficie en el Valle Central se ha relacionado durante mucho tiempo con cambios en el almacenamiento de agua subterránea, pero la sincronización y el movimiento del flujo de agua debajo de la superficie no se conocen bien debido a la falta de datos confiables.

Ahora, por primera vez, científicos de la Institución de Oceanografía y Escuela de Política y Estrategia Global Scripps de la Universidad de California en San Diego, así como el Servicio Geológico de EE. UU. están utilizando datos satelitales avanzados para mapear el "pulso" del flujo de agua subterránea a través del Valle de San Joaquín, la porción sur del Valle Central.

En un nuevo estudio publicado el 7 de abril en Investigación de recursos hídricos , los investigadores interdisciplinarios describen cómo los avances recientes en la teledetección han permitido el mapeo detallado de la deformación de la superficie en el Valle de San Joaquín y los cambios asociados en los recursos de agua subterránea.

El estudio es el primero en analizar dónde y cuándo se recarga el agua subterránea en la región, un proceso en el que el agua superficial se mueve hacia abajo a través del suelo y las rocas poco profundas. eventualmente se agregará a almacenes subterráneos llamados acuíferos. Esta recarga hace que la superficie se eleve, a medida que el acuífero se hincha debido al aumento del volumen de agua almacenada.

Los hallazgos son particularmente oportunos a medida que California implementa su Ley de Manejo Sustentable de Aguas Subterráneas para comprender y proteger mejor sus recursos de aguas subterráneas.

"Estudiar el movimiento del agua subterránea es como una caja negra:estamos tratando de obtener cualquier tipo de información sobre lo que le sucede al agua debajo de la superficie, "dijo Wesley Neely, un doctorado candidato en Scripps Oceanography y autor principal del estudio. "El conjunto de datos que estamos analizando en este estudio nos está ayudando a llenar algunas de las lagunas, y ahora podemos mapear la firma del flujo de agua subterránea a través del Valle Central a escalas relevantes para las políticas ".

Basado en observaciones satelitales, La altura de la superficie terrestre en el Valle Central cambia en más o menos 2.75 pulgadas a medida que los niveles de agua subterránea aumentan y disminuyen a lo largo del año. Durante la sequía, el suelo de la región puede hundirse hasta 13,7 pulgadas por año.

Las nuevas observaciones se realizaron utilizando InSAR (radar interferométrico de apertura sintética) basado en satélites de las misiones Sentinel-1 y datos continuos del Sistema de Posicionamiento Global (cGPS). Los investigadores utilizaron las observaciones satelitales del movimiento en la superficie de la tierra para visualizar el movimiento del agua en el subsuelo. mapear de manera eficiente un proceso geofísico importante que de otra manera sería difícil y costoso de observar.

"Esta investigación es significativa porque los hallazgos nos brindan una nueva herramienta para documentar y comprender los cambios en los sistemas conectados de aguas superficiales y subterráneas, "dijo el coautor del estudio Morgan Levy, un profesor asistente con un nombramiento conjunto en la Escuela de Oceanografía y de Política Global y Estrategia Scripps de UC San Diego.

Este trabajo se basa en un estudio reciente de Levy y otros investigadores de UC San Diego que utilizaron imágenes satelitales para monitorear el hundimiento. o hundirse, en el Valle Central, que puede ocurrir cuando se extraen grandes cantidades de agua subterránea de los acuíferos.

El Valle de San Joaquín es una cuenca sedimentaria, compuesto de grava entremezclada con capas de arcilla y limo, con bolsas de agua escondidas entre los granos de este material. A medida que se extrae agua del sistema, el cambio de presión resultante puede hacer que los granos colapsen unos sobre otros, que podría resultar en hundimiento permanente, una gran preocupación para la región.

"Es como un castillo de naipes cayendo ", dijo Neely." Una vez que ocurre un colapso, puede ser muy difícil volver a abrir ese espacio ".

Sin embargo, mirando los datos satelitales de 2016, un año seco, y 2017, un año lluvioso, Neely encontró algunas regiones específicas en el Valle de San Joaquín donde la elevación de la superficie sugiere caminos para la recarga del acuífero, dónde y cuándo el agua superficial ingresa a los reservorios de agua subterránea.

La vista del radar de la región brindó a Neely y a sus colaboradores la oportunidad de construir una serie temporal de imágenes que podrían estudiarse en detalle. En lugar de centrarse en la gran señal de subsidencia de la extracción de agua subterránea, los investigadores investigaron la señal estacional que se escondía en la serie temporal. La señal estacional proporciona información sobre cuándo y dónde un punto del suelo tiene un pico de elevación relativo en un año determinado. lo que se traduce en un nivel máximo de agua subterránea en ese punto.

Mapeando este momento en todo el valle, encontraron regiones donde la elevación máxima se correspondía con el momento de las entradas de agua, como la escorrentía de los ríos de Sierra Nevada. Dado el momento del levantamiento y su proximidad a ríos y arroyos, esto sugirió que la recarga del acuífero estaba ocurriendo donde grandes cantidades de agua fluían de las cuencas hidrográficas vecinas de Sierra Nevada.

Más lejos, encontraron que alejarse de la ubicación de la supuesta recarga, el momento de la elevación cambia de formas que pueden sugerir vías para el flujo de agua subterránea.

"Es como observar un pulso que viaja a través del acuífero, ", dijo Neely." No solo hemos localizado regiones donde se está produciendo la recarga de agua subterránea estacional, pero podemos estimar el momento de los eventos de recarga, donde el agua subterránea puede fluir después de entrar al subsuelo, y cómo cambia esta respuesta durante los años de agua seca y húmeda ".

Este estudio proporciona una visión novedosa de un sistema acuífero que se puede utilizar para restringir los modelos de subsidencia y aguas subterráneas.

"La parte más interesante de la investigación fue ver, en el espacio y el tiempo, la conexión física entre las redes de aguas superficiales y el cambio de la superficie terrestre impulsado por las aguas subterráneas. Sabemos que las aguas superficiales y los acuíferos están conectados, pero las fuentes de datos tradicionales no le permiten observar estas conexiones con tanta claridad, "dijo Levy.

Sus hallazgos sobre la distribución desigual de la recarga de agua subterránea en el Valle de San Joaquín contradicen cómo operan actualmente las agencias de gestión de aguas subterráneas. Las pautas actuales asumen que todos reciben cantidades equivalentes de recarga.

Los investigadores dijeron que sus hallazgos tienen serias implicaciones sobre cómo las agencias de agua deberían pensar en coordinar sus esfuerzos para alcanzar las metas de sustentabilidad establecidas por el estado. Si bien este estudio se basó en California, las metodologías descritas son ampliamente aplicables a los sistemas acuíferos regionales en todo el mundo.