sucha odhalila kalifornskou žízeň po podzemních vodách. Nyní, stát doufá, že náplň jeho zvodní

Kalifornie Central Valley—jeden z nejbohatších zemědělských oblastí na světě—se potápí. Během nedávného intenzivního sucha, od roku 2012 do roku 2016, se části údolí potopily až o 60 centimetrů ročně. „Není to jako zemětřesení, nestane se to,“ říká Claudia Fauntová, hydrologka amerického Geologického průzkumu. Je to ale důkaz zpomalené katastrofy, která je důsledkem neukojitelné touhy regionu po podzemních vodách.,

Po celá desetiletí, zemědělci neúnavně čerpané podzemní vody k zavlažování svých plodin, vypouštění hustá, voda-ložiska jílových vrstev hluboko v podzemí. Jak se jíly stlačují, silnice, mosty a zavlažovací kanály praskly, což způsobuje rozsáhlé a drahé škody. V roce 2014, kdy vědci z NASA letěla radarové zařízení přes Kalifornii Akvadukt, kritický kus vodní infrastruktury, zjistili, že jedna část ponořil 20 centimetrů více než 4 měsíce., Takové pokleslé můžete nechat kanály nést méně vody—“ironií osudu,“ říká Graham Fogg, hydrogeologist na University of California (UC), Davis, protože byly postaveny v části zpomalit poptávka po podzemní vody. Nadměrné čerpání také ohrožuje kvalitu vody, protože znečišťující látky se hromadí v podzemní vodě a jíly uvolňují arsen. Nejhorší ze všeho je, že trvalé čerpání znamená, že jednoho dne mohou aquifers vyčerpat použitelnou vodu. „Pokud pumpujete příliš tvrdě,“ říká Fogg, “ hrajete si s ohněm.“

nyní Kalifornie zahájila významné úsilí o záchranu podzemních vod., V roce 2014, hluboko v suchu, státní zákon k ochraně jeho zvodní; od té doby, místní vody manažeři vyvinuli plány udržitelnosti pro ty, kteří považují za nejvíce ohrožena. Plány pro některé obzvláště tvrdý hit regionů, právě vydané k veřejnému připomínkovému řízení, výzva k ukončení podzemních vod deficit je především tím, že umožňuje srážek doplňování zvodní, ale také tím, že omezí poptávku. Stát je financování vědci shromáždit lepší data o krizi; vědci odhadují, že v Central Valley, polovina zvodní jsou nebezpečně vyčerpaná, ale neví, že rozsah poškození., Mezitím, geologové pracují na identifikaci nejlepších míst pro doplnění kolektorů zaplavením zemědělských polí, včetně některých se zvláště propustnou geologií.

Podzemních vod věda je s ohledem na nové naléhavosti jako Kalifornie a dalších regionech po celém světě čelí rostoucí hrozbě sucha—a jsou stále vrtání studní, aby se na chybějící déšť a sníh. Globálně jsou vodonosné vrstvy „vysoce stresované“ v 17 zemích, které drží čtvrtinu světové populace, podle Světového Institutu pro zdroje. Ohroženy jsou dodávky vody a potravin pro miliardy lidí.,

Kalifornie je případová studie o výzvách ochrany těchto zdrojů. Farma zájmy, které používají nejvíce podzemních vod, často odolat omezit výběry, vzhledem k tomu, že ekologové požadují více vody být vráceny do řeky a Sacramento-San Joaquin delta; první žalobu náročné Kalifornie plány udržitelnosti byla podána minulý měsíc. Roste poptávka po podzemních vodách, kde se farmy rozšířily do oblastí s malou povrchovou vodou. V celém státě změna klimatu způsobuje, že srážky jsou méně spolehlivé., „Mnoho lidí se dívá do Kalifornie, aby zjistilo, jak zákon funguje,“ říká Ellen Hanak z Kalifornského institutu pro veřejnou politiku (PPIC). Naděje, dodává, je „v Kalifornii je tolik místních inovací, že to může být model pro lidi jinde.“

Kalifornie kdysi sloužila jako globální model pro jiný typ inovací: masivní vodní projekty. Los Angeles a další města se dožadovali více vody, než by mohli získat místně., Údolí San Joaquin V jižním centrálním údolí, největší a nejlukrativnější zemědělská zóna státu, mělo úrodnou půdu a spoustu slunečního svitu, ale nikdy nebylo dost vody. Zemědělci si museli vystačit s tím, co příroda poskytla—a co mohli pumpovat ze země.

V roce 1930, federální vláda začala budovat síť přehrad, potrubí a kanály, které přestěhoval vody od státu je vlhčí severní na farmách v jeho semiarid jih. Místní projekty posílaly vodu do městských center. S zapnutými kohoutky vzkvétaly Kalifornské farmy a města.,

dovezená voda ale tlak na podzemní vodu dlouho nezbavila. Díky elektrifikaci venkova mohlo více zemědělců čerpat tolik, kolik chtěli. Neexistovaly žádné předpisy, žádné limity. A čerpadla se stala stále výkonnější, s nejlepšími schopnými žrát až 5000 litrů za minutu od aquifers. Nyní, ve vlhkém roce, vychází ze země asi 40% vody použité ve státě; během sucha se podíl zvětší na 60%. V některých zemědělských oblastech je závislost ještě větší během suchých let(viz mapa).,

Sazby na těžbu podzemní vody jsou neudržitelné v mnoha částech státu, říká Jay Famiglietti, hydrolog na University of Saskatchewan. Během vlhkých let, dostatek vody z deště a tryskající proudy klesá do země částečně doplňování zvodní, říká, ale úrovně mohou klesat ještě nižší během příštích období sucha. „Je to jako tenisový míček skákající po schodech dolů, jde to jen jedním směrem,“ říká Famiglietti.,

tento trend se stal obzvláště znepokojivým během sucha v letech 2012-16. V San Joaquin Valley, hluboké zavlažování studny snížené hladiny podzemní vody—již 250 metrů pod povrchem v místech—dát to mimo dosah mělčí vrty, které poskytly tisíce lidí s pitnou vodou. Jinde se ekologické skupiny obávaly, že prameny, potoky a řeky budou suché, protože hladina podzemní vody klesla.

v reakci na to státní zákonodárci představili návrhy na regulaci odběru podzemních vod. Proti zákonům se ostře postavily zemědělské skupiny, které se obávaly klesajících hodnot půdy., Tlak však nabral na síle z nových satelitních radarových snímků, které dramaticky zobrazovaly problémy s poklesem státu. „Obrázky opravdu upozornily na systém, který je mimo rovnováhu,“ říká Rosemary Knight, geofyzička na Stanfordské univerzitě.

Zákonodárci byli také znepokojeni tím, že obrazy ztráta vody (výše) od NASA Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), které průzkumy povrchových a podzemních vod, měřením, jak jeho hmotnost remorkéry na pár satelitů., Měření GRACE v kombinaci s dalšími údaji naznačila, že v roce 2010 vodonosné vrstvy Central Valley držely o 20 kubických kilometrů méně vody než v roce 2003.

zákon o udržitelné správě podzemních vod, který se stal zákonem v září 2014, byl „neuvěřitelným krokem“ pro stát, který dlouho odolával regulaci podzemních vod, říká Famiglietti. Ale to pouze vyžaduje, Kalifornie některé 260 podzemních vod udržitelnosti agentury (nových organizací, které jsou zřízeny zákonem, často vyrobené z místní vody okresy) stabilizace, není na zvýšení hladiny podzemní vody., A umožňuje zvýšené čerpání v případě potřeby během sucha, pokud nedojde k žádným závažným problémům. Přesto zákon přinutil celostátní přehodnocení politiky podzemních vod. V lednu musely nové agentury 21 povodí považované za kriticky přečerpané předložit plány na dosažení „udržitelnosti“ podzemních vod do 20 let. (Ostatní agentury musí předložit své plány do roku 2022.)

snaha o rozvoj plánů místy odhalila ohromující nedostatek dat., Mnoho okresů si například není jisté, kolik vody se ze země odvádí, protože Kalifornie nevyžaduje, aby všechna čerpadla měla metry. (Místní pravidla nebo soudní příkazy vyžadují měření v některých pánvích, aby pomohly vyřešit spory.) Při absenci tvrdých údajů vědci již léta odhadují toky zkoumáním záznamů o elektřině-čerpadla podzemních vod jsou energetická prasata-a mapováním rozsahu a typů zavlažovaných plodin. Informace o poklesu jsou také užitečné. „Je to docela úžasné,“ říká hydrogeolog Andrew Fisher z UC Santa Cruz., „Nyní jsme v situaci, kdy nevíme, jaké jsou velké toky podzemní vody nebo jak se liší.“

snížení tlaku na podzemní vodu není snadné ani rychlé. Jedna zřejmá taktika je snížit poptávku. Některé části Kalifornie mají zmírnit jejich závislost na podzemních vod tím, že motivace účinnost a uložení požadavků, například pro úsporu vody, sprchy a toalety. Výsadba vodních plodin pomáhá-hrozny a mladé mandlové stromy používají mnohem méně vody než například vojtěška. Stejně tak opouštět pole ladem, strategie zemědělci používají vyrovnat se s minulými sucha.,

pro některé části Kalifornie však tato opatření nejsou praktická, částečně kvůli masivnímu rozšíření ziskových vinic a sadů—samotná Výměra ořechů stromů vzrostla mezi lety 2008 a 2018 o 85%. Háje a vinice nemohou být spadány jako jiná pole, i když mohou přežít s méně vodou, než je obvyklé. A zemědělci se zdráhají je vytrhnout, protože jsou drahé na rostliny, mohou trvat roky, než dozrají, a mají relativně dlouhou životnost.,

Stále, říkají vědci skutečně ochrana podzemních vod v Kalifornii bude vyžadovat škrty v zemědělství, které v průměru tvoří asi 80% komerčních a rezidenčních spotřeby., Ke stabilizaci podzemních vod v údolí San Joaquin budou muset zemědělci podle zprávy PPIC z roku 2019 pravděpodobně snížit zavlažovanou půdu o více než 200 000 hektarů, což je 10%. Není divu, že takové vyhlídky znepokojují zemědělce po celém státě, říká Chris Scheuring, vodní právník Kalifornské federace Farm Bureau. „Naprosto doufáme v zmírněné výsledky, které nás dostanou k udržitelnému řízení, aniž by způsobovaly spoustu bolesti.“

aby se zpomalila rychlost vyčerpání s menší bolestí, několik okresů počítá s osvědčenými metodami dobíjení aquiferů., Po celá desetiletí, některé vodní plochy naplnily vyhrazené rybníky v mokrých letech, takže voda prosakuje do země. Jiní zaplavují zemědělská pole, když je voda bohatá. Vinice mohou tolerovat jarní záplavy a některé plodiny, jako je vojtěška, se dobře daří při povodňovém zavlažování. Budování propustků a bermů pro pohyb a držení vody však může být drahé. V městských oblastech, kde je málo půdy nebo horní vrstvy sedimentu nebo rock nejsou moc prodyšné, úředníci čerpání vody do země, místo odstranění.,

rozšířit takové postupy, vědci hledali oblasti, zralé, pro dobíjení, na základě faktorů, jako je typ půdy, využívání půdy a podzemní vody geologie. UC Davis tým identifikoval 1,5 milionu slibné hektarů přezkoumání stávajících údajů, které uvádí v Kalifornii Zemědělství v roce 2015. Některá z nejlepších míst jsou údolí, nyní pohřbená, která kdysi existovala v centrálním údolí a byla naplněna hrubými sedimenty během poslední doby ledové. Tato sladká místa mohou být schopna vypustit 60krát tolik vody, kolik je průměrných míst, říká Fogg., Vědci objevili jen tři z těchto pohřbených údolí, ale Fogg říká, že mnoho dalších musí existovat vzhledem k geologické historii regionu.

Knight používá geofyzikální techniky k nalezení takových slibných oblastí dobíjení. Vrtulník-montáž přístroj vysílá elektromagnetické signály do země, měření elektrických vlastností pohřbených sedimentů k vytvoření 3D mapy geologické útvary, které jsou až 300 metrů hluboké. Poté mohou být menší zařízení tažena přes pole nebo sady pro obrázky s vyšším rozlišením., Mapy mohou pomoci manažerům identifikovat oblasti, kde se voda rychle vsáknout—vyhnout stojaté, který může vést k chorobám zemědělských plodin nebo oslabují stromy.

mapy také ukazují, kde voda s největší pravděpodobností dosáhne hlubokých vrstev, kde čerpání způsobuje pokles. „Úroveň složitosti, kterou zachycujeme, je úžasná,“ říká Knight. Kalifornská agentura pro vodní zdroje nedávno zavázala 12 milionů dolarů k použití systému namontovaného na vrtulníku v podzemních vodách po celém státě.

obnovení podzemních vod by mohlo být ještě důležitější kvůli změně klimatu., Stát se dlouho spoléhal na hojný horský sníh, aby poskytl spolehlivý, celoroční zdroj povrchové vody. Jeho mnoho nádrží bylo navrženo tak, aby do července naplnilo tání sněhu a poté uvolnilo vodu, aby uspokojilo nejvyšší poptávku během horkého léta. Ale kvůli oteplovacímu trendu se roční snowpack již stává tenčí a tání dříve. A klimatologové předpovídají, že stále více srážek v Kalifornii padne jako déšť, spíše než jako sníh v horách., To vše znamená, že nádrže se naplní dříve a voda bude muset být uvolněna dříve na jaře, než bude potřeba. V létě by se zemědělci pravděpodobně museli ještě více spoléhat na podzemní vodu.

přizpůsobit do budoucnosti, úředníci se uvažuje o nové uspořádání, v němž přehrady operátoři by uvolnění vody před bouřkami. Že by se prostor pro dešťové vody a vypouštění by umožnilo následný stránky dát více do země. Myšlenka zní jednoduše, ale zahrnuje významné změny v předpisech, operacích a v některých případech infrastruktuře, říká Fogg., Přesto probíhá několik pilotních projektů. V americkém povodí řeky chce agentura pro kontrolu povodní dovybavit některé horní nádrže. Pokud bude strategie realizována tam a v přilehlém povodí řeky Sierra Nevada, Fogg a jeho kolegové odhadují, že každý rok by mohla být pod zemí uložena asi třetina kubického kilometru vody. To je 10 až 25% ročního celostátního deficitu, říká Fogg.,

Dobijte vodu, která pochází z horských nádrží, má často vysokou kvalitu., Jiný zdroj, odtok dešťové vody z městské nebo spravované krajiny, by však mohl představovat problém: zabránit vniknutí kontaminantů-včetně zemědělských hnojiv-do podzemních vod. Fisher studuje způsoby, jak odstranit určité kontaminanty přidáním biomatteru, jako je mulčování dřeva a mandlové skořápky, do půdy v místech dobíjení. Jeho tým zjistil, že materiály mohou podporovat růst mikrobů, které odstraňují dusičnany, běžnou znečišťující látku., „Pokud budeme každý rok dávat do země statisíce nebo miliony akrů vody, měli bychom využít každou příležitost, aby byla voda při cestě dovnitř čistší,“ říká Fišer.

Dobíjení není celé řešení. V údolí San Joaquin vědci odhadují, že samotné dobíjení může v nejlepším případě eliminovat pouze 25% deficitu podzemních vod-částečně proto, že v regionu je tak málo povrchové vody., Takže, nějaké další úspory bude pravděpodobně muset přijít ze snížené čerpání, s jeho politickým výzvám, stejně jako přesun vody do nejvíce produktivních zemědělských půd, přičemž ostatní neobdělávané. To bude vyžadovat nové kanály a další infrastrukturu a novou úroveň koordinace. V celém státě bude muset více vládních a soukromých subjektů spolupracovat na řízení nabídky a poptávky v rozsahu celých povodí, aby se minimalizovaly ekonomické náklady na používání méně vody., „Tam musí být politika inovací nebo finanční inovace, aby si lidé vzdálit se od tohoto mýtu, že jsme stále máte neomezený zásob podzemní vody a že jsme prostě nikdy na dně,“ Famiglietti říká.

Bridget Scanlon, hydrolog na Texaské univerzitě v Austinu, je optimistický, že dojde k inovacím. „Kalifornie má příležitosti přejít k udržitelnějšímu řízení a myslím, že jsou,“ říká. Fogg je také nadějný, ale přidává opatrnou poznámku. „Civilizace nikdy nebyla velmi úspěšná při kontrole poptávky po vodě,“ poznamenává.,

naštěstí nedávné zimy v Kalifornii poskytly dostatek srážek, aby se akvifery mohly trochu zotavit. Stát nemusí zjistit, zda se poučil z posledního sucha až do příštího.