kuivuudet paljastivat Kalifornian pohjavesien janon. Nyt valtio haluaa täyttää sen pohjavesiesiintymien

Kalifornian Central Valley—yksi rikkaimmista maatalouden alueilla maailmassa—on uppoamassa. Tuoreen voimakkaan kuivuuden aikana, vuosina 2012-2016, osa laaksosta upposi jopa 60 senttimetriä vuodessa. ”Se ei ole kuin maanjäristys; se ei tapahdu, boom,” sanoo Claudia Faunt, hydrologi YHDYSVALTAIN Geologinen tutkimuskeskus. Se on kuitenkin todiste hidastuneesta katastrofista, joka on seurausta alueen kyltymättömästä pohjaveden janosta.,

viljelijät ovat vuosikymmenten ajan pumpanneet peräänantamattomasti pohjavettä kastellakseen satonsa, valuttaen paksuja, vettä sisältäviä savikerroksia syvälle maan alle. Saven tiivistyessä tiet, sillat ja kastelukanavat ovat halkeilleet aiheuttaen laajoja ja kalliita vahinkoja. Kun Nasan tutkijat lensivät vuonna 2014 tutkalaitteita kriittisen vesiinfrastruktuurin Kalifornian akveduktin yli, he havaitsivat, että yksi osa oli kastunut 20 senttimetriä 4 kuukauden aikana., Kuten notko voi jättää kanavat kuljettaa vähemmän vettä—on ”ironista”, sanoo Graham Fogg, on hydrogeologist University of California (UC), Davis, koska ne olivat rakennettu osittain löysää pohjaveden kysyntä. Liiallinen pumppaus vaarantaa myös veden laadun, sillä pilaavat aineet kerääntyvät pohjaveteen ja savet vapauttavat arseenia. Mikä pahinta, jatkuva pumppaus tarkoittaa sitä, että jonain päivänä pohjavesialtaat saattavat loppua käyttökelpoisesta vedestä. ”Jos pumppaa liian kovaa”, Fogg sanoo, ” leikit tulella.”

nyt Kalifornia on käynnistänyt maamerkin pelastaakseen pohjavetensä., Vuonna 2014, syvällä kuivuus, valtio hyväksyi lain, suojella sen pohjavesiin; sittemmin paikallisen veden johtajat ovat kehittäneet kestävän kehityksen suunnitelmat, joiden katsotaan eniten vaarassa. Suunnitelmat joitakin erityisen kovia alueilla, juuri julkaissut julkiselle lausuntokierrokselle, puhelu päättyy pohjaveden alijäämä pääasiassa antamalla saostus täyttää pohjavesiin, mutta myös rajoittamalla kysyntää. Valtio rahoittaa tutkijat kerätä parempia tietoja kriisistä; tutkijat arvioivat, että Central Valley, puolet akviferit ovat vaarallisen tyhjentynyt, mutta he eivät tiedä, missä määrin vahinkoa., Samaan aikaan, geologit työskentelevät tunnistaa parhaita paikkoja täydentää pohjavesivarastoja tulvien pellot, mukaan lukien joitakin erittäin läpäisevä geologia.

Pohjaveden tiede on saamassa uutta puhtia kuin Kaliforniassa ja muilla alueilla ympäri maailmaa kohtaavat kasvavia uhkia kuivuus—ja ovat yhä porakaivojen kuromiseksi puuttuu sade ja lumi. Maailmanlaajuisesti, akviferit ovat ”hyvin stressaantunut” 17 maassa, jotka pitävät neljännes maailman väestöstä, mukaan World Resources Institute. Miljardien ihmisten vesi-ja ruokavarastot ovat uhattuina.,

Kalifornia on tapaustutkimus näiden resurssien suojelun haasteista. Maatilan etuja, joita käyttävät eniten pohjaveden, usein vastustaa rajoittaa nostot, kun taas ympäristönsuojelijat vaativat enemmän vettä palauttaa joet ja Sacramento-San Joaquin delta; ensimmäinen oikeusjuttu haastava Kalifornian kestävän kehityksen suunnitelmat tehtiin viime kuussa. Pohjaveden kysyntä kasvaa siellä, missä maatilat ovat laajentuneet alueille, joilla on vähän pintavettä. Koko osavaltiossa ilmastonmuutos heikentää sademäärien luotettavuutta., ”Monet ihmiset etsivät California nähdä, miten laki menee,” sanoo Ellen Hanak Public Policy Institute of California (PPIC). Hän lisää: ”Kaliforniassa on vain niin paljon paikallisia innovaatioita, että se voi olla mallina ihmisille muualla.”

Kalifornia toimi aikoinaan globaalina mallina toisenlaiselle innovaatiolle: massiivisille vesiprojekteille. Los Angeles ja muut kaupungit vaativat enemmän vettä kuin paikallisesti., San Joaquinin laaksossa eteläisessä Central Valleyssa, osavaltion suurimmassa ja tuottoisimmassa maatalousalueella, oli hedelmällistä maaperää ja runsaasti auringonpaistetta, mutta ei koskaan tarpeeksi vettä. Maanviljelijät joutuivat tyytymään siihen, mitä Luonto tarjosi-ja mihin he pystyivät pumppaamaan maasta.

1930-luvulla liittohallitus alkoi rakentaa patojen, putkistojen ja kanavien verkostoa, joka siirsi vettä osavaltion kosteammasta pohjoisesta maatiloille sen puolikuivaan etelään. Paikalliset hankkeet lähettivät vettä kaupunkikeskuksiin. Kanssa hanat päällä, Kalifornian maatilat ja kaupungit kukoistivat.,

mutta tuontivesi ei hellittänyt pohjaveden painetta pitkään. Maaseudun sähköistymisen ansiosta yhä useammat viljelijät voisivat pumpata niin paljon kuin halusivat. Ei ollut sääntöjä, ei rajoja. Ja pumpuista on tullut yhä tehokkaampia, ja parhaiten ne pystyvät kastelemaan jopa 5000 litraa minuutissa pohjavesialtaista. Nyt märkänä vuonna noin 40 prosenttia valtion käyttämästä vedestä tulee maasta; kuivuuden aikana osuus paisuu 60 prosenttiin. Joillakin viljelyalueilla riippuvuus on vielä suurempi kuivina vuosina (katso kartta).,

Hinnat pohjavedenottoon ovat kestämättömiä, kun monet valtion osat, sanoo Jay Famiglietti, hydrologi University of Saskatchewan. Aikana märkä vuotta, tarpeeksi vettä sateelta ja purojen ylitsepursuava uppoaa maahan osittain täyttö pohjavesiin, hän sanoo, mutta taso voi pudota jopa alhaisempi seuraavan vuoden aikana kuivuus. ”Se on kuin tennispallo pomppisi portaita alas, se menee vain yhteen suuntaan”, Famiglietti sanoo.,

trendi muuttui erityisen huolestuttavaksi vuosien 2012-16 kuivuuden aikana. San Joaquin Valley, syvä kastelu kaivojen alentaa pohjaveden tasoa—jo 250 metriä pinnan alla paikoissa—laitat sen ulottumattomissa matalampi wells että jos tuhannet ihmiset juomavettä. Muualla ympäristöryhmät pelkäsivät, että lähteet, purot ja joet kuivuvat pohjavesitasojen laskiessa.

vastauksena, valtion lainsäätäjät käyttöön ehdotuksia säännellä pohjaveden nostot. Lakiesityksiä vastustivat kiivaasti maatalousryhmät, jotka olivat huolissaan maa-arvojen laskusta., Työntö sai kuitenkin vauhtia uusista satelliittitutkakuvista, jotka kuvasivat dramaattisesti valtion vajoamisongelmia. ”Kuvat todella kiinnittivät huomiota järjestelmään, joka on epätasapainossa”, sanoo geofyysikko Rosemary Knight Stanfordin yliopistosta.

Lainsäätäjät olivat myös huolissaan kuvia veden menetystä (yllä) NASAN Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), joka selvitykset pinta-ja pohjavesien mittaamalla, miten sen massa hinaajat pari satelliitteja., GRACE-mittaukset yhdistettynä muihin tietoihin osoittivat, että vuonna 2010 Central Valley aquifersillä oli 20 kuutiokilometriä vähemmän vettä kuin vuonna 2003.

Kestävän Pohjaveden Management Act, joka tuli voimaan syyskuussa 2014 oli ”uskomaton askel” sillä valtio, joka oli pitkään vastustanut pohjaveden asetuksen, Famiglietti sanoo. Mutta se vaatii vain Kaliforniassa on noin 260 pohjaveden kestävä kehitys virastot (uusia järjestöjä on perustettu lain, usein koostuu paikallisen veden alueet) vakauttaa, ei lisätä, pohjaveden tasoa., Ja se mahdollistaa lisääntynyt pumppaus tarvittaessa kuivuuden aikana, kunhan ei suuria ongelmia. Silti laki on pakottanut osavaltion uudelleen pohjaveden politiikkaa. Tammikuussa uusien virastojen 21 altaat katsotaan kriittisesti ylittyneet oli toimitettava suunnitelmat saavuttaa pohjaveden ”kestävyys” 20 vuoden kuluessa. (Muiden virastojen on toimitettava suunnitelmansa vuoteen 2022 mennessä.)

suunnitelmien kehittelypyrkimykset ovat paikoitellen paljastaneet ällistyttävän puutteellisen tiedon., Monet kaupunginosat eivät esimerkiksi ole varmoja, kuinka paljon vettä maasta poistetaan, koska Kalifornia ei vaadi kaikilta pumpuilta mittareita. (Paikalliset säännöt tai oikeuden määräykset edellyttävät joissakin altaissa tapahtuvaa mittausta kiistojen ratkaisemiseksi.) Ilman kovaa dataa, tutkijat ovat jo vuosia arvioitu virtaa tutkimalla sähkön records—pohjaveden pumput ovat energiaa hogs—ja kartoittamalla, missä määrin ja tyypit kastellaan kasveja. Tietoa vajoamisesta on myös hyödyllistä. ”Se on aika uskomatonta”, sanoo hydrogeologi Andrew Fisher UC Santa Cruzista., ”Olemme nyt tilanteessa, jossa emme tiedä, mitä suuri osa suurista pohjavesivirroista on tai miten ne vaihtelevat.”

pohjaveteen kohdistuvan paineen alentaminen ei ole helppoa tai nopeaa. Yksi ilmeinen taktiikka on vähentää kysyntää. Joissakin osissa Kaliforniassa on vähentänyt riippuvuuttaan pohjaveden palkitsemalla tehokkuutta ja asettaa vaatimuksia, kuten vettä säästäviä suihkupäitä ja wc. Vesitehokkaiden viljelykasvien istuttaminen auttaa-rypäleet ja nuoret mantelipuut käyttävät paljon vähemmän vettä kuin esimerkiksi sinimailanen. Samoin peltojen jättäminen kesannolle, jota maanviljelijät ovat käyttäneet selviytyäkseen aiemmista kuivuuksista.,

Mutta joissakin osissa Kaliforniassa, tällaiset toimenpiteet eivät ole käytännöllisiä, osittain koska massiivinen laajentaminen kannattavaa viini-ja hedelmätarhat—puu mutteri viljelyala yksin kasvaneet 85 prosenttia vuosina 2008 ja 2018. Lehtoja ja viinitarhoja ei voi kaataa muiden peltojen tapaan, vaikka ne selviävät normaalia pienemmällä vedellä. Ja viljelijät ovat haluttomia repimään niitä pois, koska ne ovat kalliita istuttaa, voi kestää vuosia kypsyä ja on suhteellisen pitkä käyttöikä.,

Edelleen, tutkijat sanovat todella pohjaveden suojelua Kaliforniassa vaatii leikkauksia maatalouteen, joka keskimäärin on noin 80 prosenttia liike-ja asuinrakennusten kulutus., San Joaquinin laakson pohjaveden vakauttamiseksi viljelijöiden on todennäköisesti vähennettävä kasteltua viljelysmaata yli 200 000 hehtaarilla eli 10 prosentilla PPIC: n vuoden 2019 raportin mukaan. Ei ole yllättävää, tällaisia näkymiä huoli viljelijöiden koko valtion, sanoo Chris Ganesh, vesi asianajaja California Farm Bureau Federation. ”Toivomme ehdottomasti lievennettyjä tuloksia, jotka saavat meidät kestävään hallintaan aiheuttamatta paljon kipua.”

hidastaa ehtyminen vähemmän kipua, muutaman piirit luottavat todistettu menetelmiä lataamista pohjavesiin., Vuosikymmeniä, vettä piirit ovat täynnä omistettu lammet märkinä vuosina niin, että vesi percolates maahan. Toiset tulvivat viljelypeltoja, kun vettä on runsaasti. Viinitarhat voivat sietää kevättulvia, ja jotkin viljelykasvit, kuten sinimailanen, pärjäävät hyvin tulvien kastelussa. Culvertien ja bermien rakentaminen veden liikuttamiseksi ja pitämiseksi voi kuitenkin olla kallista. Taajamissa, joissa maata on niukasti tai sedimentin tai kallion ylemmät kerrokset eivät ole kovin läpäiseviä, viranomaiset pumppaavat vettä maahan sen poistamisen sijaan.,

laajentaa tällaisia käytäntöjä, tutkijat ovat etsineet alueilla kypsä rentoutumaan, joka perustuu tekijät, kuten maalaji, maankäyttö ja pohjavesialueella geologia. UC Davis-ryhmä yksilöi 1,5 miljoonaa lupaavaa hehtaaria tarkastelemalla olemassa olevia tietoja, he kertoivat Kalifornian maataloudessa vuonna 2015. Parhaita paikkoja ovat nyt haudatut laaksot, jotka olivat aikoinaan olemassa Keskilaaksossa ja täyttyivät karkeista sedimenteistä viime jääkaudella. Nämä makeat kohdat voivat valua 60 kertaa enemmän vettä kuin keskivertoalueet, Fogg sanoo., Tutkijat ovat löytäneet vain kolme näistä haudatuista laaksoista, mutta Foggin mukaan monia muita täytyy olla olemassa, kun otetaan huomioon alueen geologinen historia.

Knight käyttää geofysikaalisia tekniikoita löytääkseen tällaisia lupaavia latausalueita. Helikopteri-asennettu väline lähettää sähkömagneettisia signaaleja maahan, mittaus sähköiset ominaisuudet haudattu sedimentin luoda 3D-kartat geologiset muodostumat, jotka ovat niin paljon kuin 300 metriä syvä. Sen jälkeen pienempiä laitteita voidaan hinata peltojen tai hedelmätarhojen läpi korkeamman resoluution kuvia varten., Kartat voivat auttaa esimiehiä tunnistamaan alueet, joilla vesi imeytyy nopeasti – välttäen ponttailua, joka voi johtaa satotauteihin tai heikentää puita.

kartoista selviää myös, missä vesi todennäköisesti päätyy syviin kerroksiin, joissa pumppaus aiheuttaa vajoamista. ”Vangitsemamme kompleksisuuden taso on hämmästyttävä”, Knight sanoo. Kalifornian water resources virasto äskettäin sitoutunut $12 miljoonaa käyttää helikopteri-asennettu järjestelmä pohjaveden valuma koko valtion.

pohjaveden ennallistaminen voisi muuttua ilmastonmuutoksen myötä entistä tärkeämmäksi., Valtio on jo pitkään luottanut runsaaseen vuoristolumeen luotettavan, ympärivuotisen pintaveden lähteenä. Sen monet altaat oli suunniteltu täyttämään Moottorikelkka heinäkuuhun mennessä, ja sitten vapauttaa veden vastaamaan huippukysyntää aikana kuuma kesä. Mutta lämpenevän trendin vuoksi vuosittainen lumipeite ohenee ja sulaa jo aiemmin. Ja ilmastotutkijat ennustavat, että yhä useampi Sademäärä Kaliforniassa sataa sateena eikä lumena vuorilla., Kaikki tämä tarkoittaa, että säiliöt täyttyvät nopeammin ja vesi on vapautettava aikaisemmin keväällä, ennen kuin sitä tarvitaan. Kesällä viljelijät joutuisivat todennäköisesti turvautumaan entistä enemmän pohjaveteen.

sopeutua, että jatkossa virkamiehet ovat pohtineet uusi järjestely, jossa pato toimijoiden olisi vapauttaa vettä ennen rankkasateella. Se tekisi tilaa myrsky vettä, ja vastuuvapauden mahdollistaisi loppupään sivustoja laittaa enemmän maahan. Ajatus kuulostaa yksinkertaiselta, mutta siihen liittyy merkittäviä muutoksia sääntelyssä, toiminnassa ja joissakin tapauksissa infrastruktuurissa, Fogg sanoo., Käynnissä on kuitenkin useita pilottihankkeita. Amerikan joen valuma-alueella tulvantorjuntavirasto haluaa jälkiasentaa joitakin ylempiä vesialtaita. Jos strategia on toteutettu siellä ja vieressä Sierra Nevada vesistöalueella, Fogg ja työtovereiden arvio noin kolmasosa kuutiometriä kilometriä vettä voitaisiin varastoida maan alle vuosittain. Se on 10-25 prosenttia valtion vuosittaisesta alijäämästä, Fogg sanoo.,

Lataa vesi tulee vuoren altaiden usein on korkea laatu., Mutta eri lähteestä, hulevesien valumia kaupunkien tai onnistunut maisemia, voi aiheuttaa ongelmia: estää epäpuhtauksien—kuten maatilan lannoitteet—seeping pohjaveteen. Fisher on tutkinut tapoja poistaa tiettyjä epäpuhtauksia lisäämällä biomatter, kuten puuta multaa ja mantelin kuoret maaperän lataa sivustoja. Hänen tiiminsä on havainnut, että materiaalit voivat edistää nitraattia, joka on yleinen saaste, poistavien mikrobien kasvua., ”Jos aiomme olla laittaa satoja tuhansia tai miljoonia hehtaarin jalkaa vettä maahan joka vuosi, meidän pitäisi ottaa kaikki mahdollisuudet, että vettä puhtaampaa matkalla”, Fisher sanoo.

Recharge ei ole koko ratkaisu. San Joaquin Valley, tutkijat arvioivat rentoutumaan yksin voi poistaa, parhaimmillaan vain 25% pohjaveden alijäämä—osittain koska siellä on niin vähän pinta vettä aluksi alueella., Niin, mitään ylimääräisiä säästöjä on todennäköisesti peräisin vähentää pumppaus, sen poliittiset haasteet, sekä siirtää vettä tuottavin viljelymaat, kun taas toiset pitää jättää viljelemättä. Tämä edellyttää uusia kanavia ja muuta infrastruktuuria sekä uudenlaista koordinointia. Koko valtion, useita valtion ja yksityisten tahojen täytyy työskennellä yhdessä toimitusjohtaja kysynnän ja tarjonnan mittakaavassa koko valuma-alueet, jotta voidaan minimoida taloudellisia kustannuksia käyttämällä vähemmän vettä., ”On oltava toimintamallien tai rahoitusalan innovaatiot saada ihmisiä siirtymään pois tämä myytti, että meillä on vielä rajoittamaton pohjaveden tarjontaa ja että me vain koskaan osuma pohjaan,” Famiglietti sanoo.

Texasin yliopiston Austinin hydrologi Bridget Scanlon on optimistinen innovaatioiden toteutumisen suhteen. ”Kalifornia on mahdollisuuksia siirtyä kohti kestävämpää hallintaa, ja mielestäni ne ovat”, hän sanoo. Fogg on myös toiveikas, mutta lisää varovaisen huomautuksen. ”Sivilisaatio ei ole koskaan onnistunut kovin hyvin veden kysynnän hallinnassa”, hän toteaa.,

Onneksi Kalifornian viime talvet ovat tarjonneet tarpeeksi sadetta, jotta pohjavesiin toipua hieman. Valtio ei välttämättä saa tietää, ottiko se oppia edellisestä kuivuudesta seuraavaan.