a kaliforniai vízvezeték a vizet az állam nedvesebb északi részéből a szárazabb déli irányba mozgatja. De nem tud elegendő vizet szállítani, hogy megakadályozza a felszín alatti víz túlcsordulását.,
ROLF SCHULTEN / ULLSTEIN BILD VIA GETTY IMAGES
Kalifornia középső völgye—a világ egyik leggazdagabb mezőgazdasági régiója—süllyed. Egy közelmúltbeli intenzív aszály során, 2012-től 2016-ig, a völgy egyes részei évente akár 60 centiméterre süllyedtek. “Ez nem olyan, mint egy földrengés; nem történik meg, boom” – mondja Claudia Faunt, az amerikai geológiai felmérés hidrológusa. De ez egy lassított katasztrófa bizonyítéka, amely a régió kielégíthetetlen talajvíz iránti szomjúságának eredménye.,
évtizedek óta a gazdálkodók könyörtelenül szivattyúzzák a felszín alatti vizet a növények öntözésére, vastag, vízzel ellátott agyagrétegeket ürítve mélyen a föld alatt. Ahogy az agyagok tömörülnek, az utak, hidak és öntözőcsatornák megrepedtek, ami kiterjedt és drága károkat okozott. 2014-ben, amikor a NASA tudósai radarberendezéseket repültek a kaliforniai vízvezeték felett, amely kritikus vízinfrastruktúra, azt találták, hogy az egyik rész 4 hónap alatt 20 centiméterre süllyedt., Az ilyen megereszkedés elhagyhatja a kevesebb vizet hordozó csatornákat— “végső irónia” – mondja Graham Fogg, a Davis-i Kaliforniai Egyetem (UC) hidrogeológusa, mert részben azért építették őket, hogy enyhítsék a talajvíz iránti keresletet. A túlzott szivattyúzás a víz minőségét is veszélyezteti, mivel a szennyező anyagok felhalmozódnak a felszín alatti vizekben, és az agyagok arzént bocsátanak ki. A legrosszabb az egészben, hogy a tartós szivattyúzás azt jelenti, hogy egy nap, a víztartó rétegek kifogyhatnak a felhasználható vízből. “Ha túl keményen pumpálsz-mondja Fogg -, akkor a tűzzel játszol.”
most Kalifornia jelentős erőfeszítéseket tett a felszín alatti víz megmentésére., 2014-ben, az aszály mélyén, az állam törvényt fogadott el víztartó rétegeinek védelmére; azóta a helyi vízgazdálkodók fenntarthatósági terveket dolgoztak ki a leginkább veszélyesnek tartott vízgazdálkodók számára. A tervek néhány különösen nehéz eltalálni régiók, most megjelent a nyilvános hozzászólás, hívás befejezés, a felszín alatti hiány főként azáltal, hogy a csapadék utántöltő víztartó, hanem azáltal is, hogy korlátozzák a kereslet. Az állam finanszírozza a tudósokat, hogy jobb adatokat gyűjtsenek a válságról; a kutatók becslése szerint a Központi völgyben a víztartó rétegek fele veszélyesen kimerült, de nem tudják a kár mértékét., Eközben a geológusok azon dolgoznak, hogy azonosítsák a legjobb helyeket a víztartó rétegek feltöltésére a mezőgazdasági mezők elárasztásával, köztük néhány különösen áteresztő geológiával.
a Felszín alatti víz, a tudomány egy új sürgősség, mint Kalifornia, illetve más régiókban a világ arcát növekvő veszélyek a szárazság—, majd egyre inkább kutak fúrása, hogy a hiányzó eső, hó. Globálisan a víztartó rétegek” nagyon hangsúlyosak ” 17 országban, amelyek a világ népességének egynegyedét tartják, a World Resources Institute szerint. Több milliárd ember víz-és élelmiszerellátását fenyegeti veszély.,
Kalifornia egy esettanulmány az erőforrások védelmének kihívásairól. A legtöbb talajvizet használó mezőgazdasági érdekeltségek gyakran ellenállnak a kivonások korlátozásának, míg a környezetvédők több víz visszatérését követelik a folyókhoz és a Sacramento-San Joaquin-deltához; a kaliforniai fenntarthatósági terveket megtámadó első pert a múlt hónapban nyújtották be. A talajvíz iránti kereslet növekszik, ahol a gazdaságok kis felszíni vízzel rendelkező területekre bővültek. Az állam egész területén az éghajlatváltozás kevésbé megbízhatóvá teszi a csapadékot., “Sok ember keresi Kaliforniát, hogy megnézze, hogyan működik a törvény” – mondja Ellen Hanak, a kaliforniai Közpolitikai Intézet (PPIC). A remény, hozzáteszi, jelentése ” van csak annyi helyi innováció Kaliforniában, hogy lehet egy modell az emberek máshol.”
Kalifornia egyszer globális modellként szolgált egy másik típusú innováció számára: hatalmas vízprojektek. Los Angeles és más városok több vizet gyűjtöttek össze, mint amennyit helyben el tudtak volna érni., A San Joaquin-völgy déli középső völgyében, az állam legnagyobb és legjövedelmezőbb mezőgazdasági övezetében termékeny talaj és sok napsütés volt, de soha nem volt elég víz. A gazdáknak meg kellett tenniük azt, amit a természet biztosított—és azt, amit a földről ki tudtak pumpálni.
az 1930-as években a szövetségi kormány gátak, csővezetékek és csatornák hálózatát kezdte építeni, amelyek az állam nedvesebb északi részéből a félig déli gazdaságokba mozgatták a vizet. A helyi projektek vizet küldtek a városi központokba. A csapok bekapcsolásával Kalifornia gazdaságai és városai virágoztak.,
de az importált víz nem enyhítette a talajvíz nyomását sokáig. A vidéki villamosításnak köszönhetően több gazdálkodó pumpálhat annyit, amennyit csak akar. Nem voltak szabályok, korlátok. A szivattyúk egyre erősebbé váltak,a legjobbak akár 5000 liter / perc sebességgel is képesek a víztartó rétegektől. Most, egy nedves évben az államban használt víz mintegy 40% – a jön ki a talajból; szárazság esetén az arány 60% – ra duzzad. Egyes mezőgazdasági területeken a függőség még nagyobb a száraz években (lásd a térképet).,
a NASA GRACE műholdjai észlelik a víztömegek gravitációs vonzását a víztartó rétegekben, a tározókban és a hópakkban. 2014-ben a vízveszteséget mutató GRACE-adatok (az alábbiakban a piros jelzi a veszteséget) dramatizálták a víztartó rétegek elvezetését, valamint galvanizálták az állami törvényhozókat a felszín alatti vizek védelme érdekében.,2bf”>
a felszín alatti vizek kitermelésének aránya az állam számos részén fenntarthatatlan-mondja Jay Famiglietti, a Saskatchewan Egyetem hidrológusa. A nedves évek során elegendő mennyiségű víz esik az esőből és az ömlő patakokból a talajba, hogy részben feltöltse a víztartó rétegeket, mondja, de a következő szárazság során a szintek még alacsonyabbak lehetnek. “Olyan, mint egy teniszlabda, amely a lépcsőn pattog, csak egy irányba halad” – mondja Famiglietti.,
a tendencia különösen aggasztó lett a 2012-16-os aszály idején. A San Joaquin-völgyben a mély öntözési kutak csökkentették a talajvíz szintjét-már 250 méterrel a felszín alatt helyenként – olyan sekélyebb kutak elől, amelyek több ezer ember számára ivóvizet biztosítottak. Máshol a környezetvédelmi csoportok attól tartottak, hogy a források, patakok és folyók kiszáradnak, amikor a talajvíz szintje csökken.
válaszul az állami törvényhozók javaslatokat terjesztettek elő a felszín alatti vizek kivonásának szabályozására. A számlákat hevesen ellenezték a mezőgazdasági csoportok, amelyek aggódtak a csökkenő földértékek miatt., De a push lendületet kapott az új műholdas radarképekből, amelyek drámai módon ábrázolták az állam süllyedési problémáit. “A képek valóban felhívták a figyelmet egy egyensúlytalan rendszerre” – mondja Rosemary Knight, a Stanford Egyetem geofizikusa.
a Törvényhozók is aggódva képek a víz veszteség (fent), a NASA Gravity Recovery and Climate Experiment (KEGYELEM), amely a felmérések a felszíni, mind a felszín alatti vizek mérése, hogy a tömeg vontató a két műhold., A GRACE mérések más adatokkal kombinálva azt mutatták, hogy 2010-ben a Central Valley aquifers 20 köbkilométerrel kevesebb vizet tartott, mint 2003-ban.
A fenntartható Talajvízgazdálkodási törvény, amely 2014 szeptemberében vált törvényré, “hihetetlen lépés” volt egy olyan állam számára, amely már régóta ellenállt a felszín alatti vizek szabályozásának-mondja Famiglietti. De csak Kalifornia mintegy 260 talajvíz fenntarthatósági ügynökségét (a törvény alapján létrehozott, gyakran helyi vízkörzetekből álló új szervezeteket) követeli meg a talajvíz szintjének stabilizálása, nem növelése érdekében., Ez lehetővé teszi a megnövekedett szivattyúzást, ha szükséges az aszály idején, mindaddig, amíg nincs jelentős probléma. Mégis, a törvény kényszerítette az állam egészének újragondolása talajvíz politikák. Januárban, az új ügynökségek 21 medencék kritikusan túlhúzott kellett benyújtania tervek elérése talajvíz “fenntarthatóság” belül 20 évek. (Más ügynökségeknek 2022-ig kell benyújtaniuk terveiket.)
a tervek kidolgozására irányuló törekvések helyenként meghökkentő adathiányt tártak fel., Sok körzet, például, nem biztos benne, hogy mennyi vizet távolítanak el a földről, mert Kaliforniában nem szükséges minden szivattyúnak méter. (A helyi szabályok vagy bírósági végzések bizonyos medencékben történő mérést igényelnek a viták megoldása érdekében.) Kemény adatok hiányában a kutatók évek óta a villamosenergia-nyilvántartások vizsgálatával becsülik az áramlást—a talajvízszivattyúk energiahordozók -, valamint az öntözött növények terjedelmének és típusának feltérképezésével. A süllyedéssel kapcsolatos információk szintén hasznosak. “Ez nagyon csodálatos” – mondja Andrew Fisher, a Santa Cruz-i Egyetem hidrogeológusa., “Most abban a helyzetben vagyunk, hogy nem tudjuk, mi a nagy felszín alatti vízáramlás, vagy hogyan változnak.”
a talajvíz nyomásának csökkentése nem könnyű vagy gyors. Az egyik nyilvánvaló taktika a kereslet csökkentése. Kalifornia egyes részei csökkentették a talajvízre való támaszkodásukat a hatékonyság ösztönzésével és olyan követelmények előírásával, mint a víztakarékos zuhanyfejek és WC-k. A vízhatékony növények ültetése segít—a szőlő és a fiatal mandulafák például sokkal kevesebb vizet használnak, mint a lucerna. Tehát a mezők elhagyása is parlagon van, egy olyan stratégia, amelyet a gazdálkodók használtak a múltbeli aszályok kezelésére.,
De Kalifornia egyes részein ezek az intézkedések nem gyakorlatiasak, részben a nyereséges szőlőültetvények és gyümölcsösök tömeges terjeszkedése miatt—egyedül a fa diófélék termesztése 85% – kal nőtt 2008 és 2018 között. A ligetek és a szőlőültetvények nem eshetnek el, mint más mezők, bár a szokásosnál kevesebb vízzel képesek túlélni. A gazdák pedig vonakodnak kitépni őket, mert drága a növény, évekbe telhet az érlelés, és viszonylag hosszú élettartamuk van.,
erős szivattyúk feszítettek néhány víztartó réteget. A talajvíz alacsonyabb szintje problémákat okozott, és jobb gazdálkodásra szólított fel.
ROBYN BECK / AFP VIA GETTY IMAGES
mégis, a kutatók azt mondják, hogy a felszín alatti vizek valódi védelme Kaliforniában csökkentést igényel a mezőgazdaságban, ami átlagosan a kereskedelmi és lakossági fogyasztás mintegy 80% – át teszi ki., A San Joaquin-völgyben a talajvíz stabilizálása érdekében a mezőgazdasági termelőknek valószínűleg több mint 200 000 hektárral vagy 10% – kal kell csökkenteniük az öntözött szántóföldet a PPIC 2019-es jelentése szerint. Nem meglepő, hogy az ilyen kilátások aggasztják a mezőgazdasági termelőket az egész államban-mondja Chris Scheuring, a kaliforniai Farm Bureau Szövetség vízügyvédje. “Abszolút reménykedünk az enyhített eredményekben, amelyek a fenntartható gazdálkodáshoz vezetnek anélkül, hogy sok fájdalmat okoznánk.”
a kevesebb fájdalommal járó kimerülés ütemének lassítása érdekében néhány körzet számít a víztartó rétegek feltöltésének bevált módszereire., Évtizedek óta néhány vízkörzet nedves években töltötte meg a szentelt tavakat, hogy a víz a talajba szivárogjon. Mások elárasztják a mezőgazdasági mezőket, amikor a víz bőséges. A szőlőültetvények elviselik a tavaszi áradásokat, egyes növények, mint például a lucerna, jól teljesítenek az árvíz öntözésével. A víz mozgatására és tartására szolgáló kutak és bermek építése azonban költséges lehet. A városi területeken, ahol kevés a föld, vagy az üledék vagy a kőzet felső rétege nem túl áteresztő, a tisztviselők vizet pumpálnak a talajba, ahelyett, hogy eltávolítanák.,
az ilyen gyakorlatok kibővítése érdekében a kutatók olyan területeken kutattak, amelyek feltöltésre érettek, olyan tényezők alapján, mint a talaj típusa, a földhasználat és a víztartó geológia. Egy UC Davis Csapat 1, 5 millió ígéretes hektárt azonosított a meglévő adatok áttekintésével, számoltak be a kaliforniai mezőgazdaságban 2015-ben. Néhány a legjobb helyek völgyek, most eltemetve, hogy egykor létezett a Központi völgyben, és tele voltak durva üledékek során az utolsó jégkorszak. Ezek az édes foltok 60-szor annyi vizet tudnak elvezetni, mint az átlagos helyek-mondja Fogg., A kutatók csak három ilyen eltemetett völgyet fedeztek fel, de Fogg szerint sok másnak léteznie kell a régió geológiai története miatt.
Knight Geofizikai technikákat alkalmaz az ilyen ígéretes újratöltési területek megtalálására. A helikopterre szerelt eszköz elektromágneses jeleket küld a földbe, mérve az eltemetett üledék elektromos tulajdonságait, hogy 3D-s térképeket készítsen a 300 méter mély geológiai formációkról. Ezt követően a kisebb eszközöket mezőkön vagy gyümölcsösökön keresztül lehet vontatni a nagyobb felbontású képek érdekében., A térképek segíthetnek a vezetőknek azonosítani azokat a területeket, ahol a víz gyorsan ázik—elkerülve a gondolkodást, amely növényi betegségekhez vezethet, vagy alááshatja a fákat.
a térképek azt is mutatják, hogy a víz valószínűleg olyan mély rétegeket ér el, ahol a szivattyúzás süllyedést okoz. “A bonyolultság szintje, amelyet elfogunk, elképesztő” – mondja Knight. A kaliforniai vízügyi ügynökség nemrégiben 12 millió dollárt kötelezett el a helikopterre szerelt rendszer használatára a felszín alatti medencékben az egész államban.
a talajvíz helyreállítása az éghajlatváltozás miatt még fontosabbá válhat., Az állam már régóta támaszkodott a bőséges hegyi Hóra, hogy megbízható, egész évben felszíni vízforrást biztosítson. Számos tározóját úgy tervezték, hogy júliusig töltse meg a hóolvasztást, majd engedje el a vizet, hogy kielégítse a csúcsigényt a forró nyár alatt. De a felmelegedés miatt az éves hótakaró már egyre vékonyabb és hamarabb olvad. Az éghajlati tudósok azt jósolják, hogy Kaliforniában egyre több csapadék esik esőként, nem pedig hó a hegyekben., Mindez azt jelenti, hogy a tározók hamarabb megtelnek, a vizet pedig korábban, tavasszal kell felszabadítani, mielőtt szükség lenne rá. Nyáron a gazdálkodóknak valószínűleg még nagyobb mértékben kell támaszkodniuk a talajvízre.
ahhoz, hogy alkalmazkodjanak a jövőhöz, a tisztviselők új megállapodást fontolgatnak, amelyben a gátüzemeltetők a zivatarok előtt felszabadítják a vizet. Ez helyet biztosítana a viharvíznek, és a kisülés lehetővé tenné, hogy a downstream területek többet tegyenek a talajba. Az ötlet egyszerűnek hangzik, de jelentős változásokat tartalmaz a szabályozásban, a működésben, és bizonyos esetekben az infrastruktúrában-mondja Fogg., Ennek ellenére több kísérleti projekt is folyamatban van. Az amerikai folyami vízgyűjtőben az árvízvédelmi Ügynökség néhány felső tározót szeretne felújítani. Ha a stratégiát ott hajtják végre, és a szomszédos Sierra Nevada vízgyűjtőjén, Fogg és kollégái becslése szerint egy köbméter víz körülbelül egyharmada tárolható a föld alatt minden évben. Ez az éves államháztartási hiány 10-25 százaléka-mondta.,
amikor az aszály kiüríti a tározókat, például a kaliforniai Santa Barbara közelében lévő Cachuma-Tót, 2015-ben a felszín alatti víz még fontosabb vízforrássá válhat.
SCOTT LONDON / ALAMY LIVE NEWS
a hegyi tározókból származó Újratölthető víz gyakran kiváló minőségű., De egy másik forrás, a városi vagy kezelt tájakból származó csapadékvíz lefolyása problémát jelenthet: megakadályozhatja, hogy a szennyező anyagok—beleértve a mezőgazdasági műtrágyákat is—a felszín alatti vízbe szivárogjanak. Fisher tanulmányozta, hogyan lehet eltávolítani bizonyos szennyeződéseket azáltal, hogy biomasztert, például fa talajtakarót és mandulahéjat ad hozzá a talajhoz a feltöltési helyeken. Csapata megállapította, hogy az anyagok elősegíthetik a mikrobák növekedését, amelyek eltávolítják a nitrátot, egy közös szennyező anyagot., “Ha évente több százezer vagy több millió hektárnyi vizet fogunk a földbe helyezni, akkor minden lehetőséget meg kell ragadnunk, hogy a víz tisztább legyen a befelé vezető úton” – mondja Fisher.
A Feltöltés nem a teljes megoldás. A San Joaquin-völgyben a tudósok becslése szerint a feltöltés önmagában a legjobb esetben a felszín alatti víz hiányának mindössze 25%—át képes kiküszöbölni-részben azért, mert annyira kevés felszíni víz kezdődik a régióban., Tehát minden további megtakarításnak valószínűleg a csökkentett szivattyúzásból kell származnia, politikai kihívásaival, valamint a vizet a legtermékenyebb földterületekre kell áthelyezni, miközben másokat nem kultiválnak. Ehhez új csatornákra és egyéb infrastruktúrára van szükség, és új szintű koordinációra. Az állam egész területén több állami és magánintézménynek együtt kell működnie a kínálat és a kereslet teljes medencék szintjén történő kezelésén annak érdekében, hogy minimalizálják a kevesebb víz felhasználásának gazdasági költségeit., “Politikai innovációnak vagy pénzügyi innovációnak kell lennie ahhoz, hogy az emberek eltávolodjanak ettől a mítosztól, hogy továbbra is korlátlan talajvízkészletünk van, és hogy soha nem fogunk elérni a mélypontot” – mondja Famiglietti.
Bridget Scanlon, a Texasi Egyetem hidrológusa, Austin, optimista, hogy az innováció bekövetkezik. “Kaliforniának lehetősége van arra, hogy a fenntarthatóbb gazdálkodás felé haladjon, és azt hiszem, igen” – mondja. Fogg is bizakodó, de óvatos megjegyzést tesz hozzá. “A civilizáció soha nem volt nagyon sikeres a vízigény szabályozásában” – jegyzi meg.,
szerencsére Kalifornia legutóbbi telei elegendő csapadékot biztosítottak ahhoz, hogy a víztartó rétegek egy kicsit helyreálljanak. Az állam nem tudja meg, hogy megtanulta-e az utolsó szárazság tanulságait a következőig.