وجدت دراسة جديدة أن العواصف الممطرة التي غارقة في جنوب كاليفورنيا قبل عامين لم تكن كافية لتجديد طبقات المياه الجوفية العميقة التي تم استنفادها عن طريق الضخ على مدار العقدين الماضيين.
قام علماء جامعة ستانفورد بتحليل كيف أثرت العواصف التاريخية لعام 2023 على مستويات المياه الجوفية في جميع أنحاء لوس أنجلوس ومقاطعات أورانج. ووجدوا أنه على الرغم من انتعاش طبقات المياه الجوفية الضحلة ، فإن طبقات المياه الجوفية الأعمق أكثر من 150 قدمًا استعادت تحت الأرض حوالي 25 ٪ فقط من المياه التي خسروها أمام ضخها منذ عام 2006.
وقال وليام إلسورث ، أخصائي زلزالي وفخري في ستانفورد الذي شارك في كتابته “. يذاكر. “إنه تذكير للجميع بأن أضرار هذه الجفاف على المدى الطويل لم يتم تجديدها.”
سلسلة عواصف ضخمة في عام 2023 ، شغل الخزانات عبر كاليفورنيا بعد ثلاث سنوات من الجفاف الشديد. ال يذاكر، التي نُشرت هذا الأسبوع في مجلة Science ، أظهرت أنه حتى هذا التدفق الكبير من المياه يتكون من جزء فقط من الانخفاضات في مستويات المياه في السنوات الأخيرة.
وقال شوجوان ماو ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، الذي أجرى البحث في جامعة ستانفورد وهو الآن أستاذ مساعد في جامعة تكساس في أوستن: “لقد وجدنا أنه لا يزال هناك استنفاد كبير في طبقات المياه الجوفية العميقة”. “يبدو أن موسم العواصف الملحمية الواحدة لا يكفي لاستعادة استنفاد المياه الجوفية المتراكمة على الجفاف الأخير. سوف يستغرق الأمر الكثير من السنوات الرطبة حتى يتعافى طبقات المياه الجوفية العميقة تمامًا. “
يأتي ما يقدر بثلث إمدادات المياه في المنطقة من مياه المياه التي تضخ المياه الجوفية ، وفقًا لمنطقة مياه متروبوليتان في جنوب كاليفورنيا. يتم استيراد الإمدادات الأخرى في القنوات المائية وخطوط الأنابيب من شمال كاليفورنيا ونهر كولورادو وشرق سييرا.
عندما تمطر ، يتسرب الماء إلى الأرض بشكل طبيعي ، حيث لا يتم احتجازه في مصارف العاصفة والقنوات الخرسانية. استثمرت الوكالات المحلية أيضًا في المشاريع في السنوات الأخيرة التي تتجول فيها مياه العواصف لنشر الأحواض أو استخدام مياه الصرف الصحي المنقى لتجديد المياه الجوفية.
عادةً ما تستمد الآبار البلدية مياه الشرب من مئات الأقدام تحت الأرض ، وغالبًا ما تستغل طبقات المياه الجوفية التي تقع تحت الطين والطميات غير المنفذة تسمى Aquitards. يمكن لهذه الطبقات منع الحركة الهبوطية للمياه في الأماكن ، مما يبطئ التسلل إلى مستويات أعمق.
قال العلماء إنهم يأملون أن تساعد النتائج التي توصلوا إليها مسؤولي المياه المحليين على الوصول إلى بيانات إضافية لإبلاغ قرارات استخدام المياه والحفاظ عليها ، وتوجيه الجهود المبذولة لتجديد المياه الجوفية.
طور الباحثون مقاربة جديدة لتتبع مستويات المياه الجوفية من خلال إعادة استخدام البيانات الزلزالية من شبكة مراقبة زلازل كاليفورنيا ، والتي تشمل العشرات من مقاييس الزلازل الحساسة للغاية في المنطقة.
استخدمت ماو وزملاؤها البيانات ليس لمراقبة الزلازل ، بل تتبع الاهتزازات الدقيقة تحت الأرض – “ضوضاء الخلفية” ، كما وصفوها ، والتي تم إنشاؤها بواسطة حركات بما في ذلك موجات المحيط ، وحركة المرور التي تمر على الطرق السريعة ، والقطارات التي تهب ورياح تهب عبر ممرات الجبال .
“كل هذه الأشياء تولد ضوضاء” ، قال إلسورث. “هذه اهتزازات تحدث في الأرض طوال الوقت من جميع أنواع المصادر المختلفة.”
وقال: “يمكننا استخدام الاهتزازات الزلازل المحيطة وتحليل سرعة الموجات الزلزالية لإحساس طبقات المياه الجوفية”.
وتسمى التقنية التداخل الزلزالي. وقال إلسورث إنه أول بحث يستخدم النهج لتقييم مستويات المياه الجوفية بمثل هذه التفاصيل وفي مستويات مختلفة تحت الأرض ، إلى 2600 قدم.
طور MAO أيضًا “مؤشر الجفاف الزلزالي” لتقييم عجز المياه في أعماق مختلفة.
إن قياس مستويات المياه الجوفية في طبقات المياه الجوفية العميقة تقليديا تضمنت حفر الآبار العميقة ، وهو أمر مكلف ويمكنه تسجيل مستويات المياه فقط في موقع واحد. يمكن للطريقة الجديدة التي تستخدم البيانات الزلزالية قياس مستويات المياه في أحواض المياه الجوفية بأكملها ، وبتكلفة أقل بكثير.
وقال ماو: “البنية التحتية الزلزالية موجودة بالفعل وتم التقاط البيانات باستمرار لعقود من الزمن”. “إنها تقنية خالية من الحصول على واحد.”
وصفت إلسورث الطريقة الجديدة بأنها أداة ثورية لدراسة طبقات المياه الجوفية.
وقال غريغوري بيروزا ، المؤلف المشارك وأستاذ علوم الأرض في كلية الاستدامة في ستانفورد ، إن النهج هو قفزة كبيرة لإدارة المياه الجوفية.
وقال: “إنه ينتقلنا إلى مستقبل محتمل حيث يمكننا قياس شحن المياه الجوفية – كم هو ومكان وجوده – كما نفعل مع مقاييس التيار للمياه السطحية”.
درست الدراسة الاتجاهات في العديد من مستجمعات المياه وأحواض المياه الجوفية ، بما في ذلك ثلاثة أحواض كبيرة – حوض سان غابرييل ، وحوض لوس أنجلوس المركزي وحوض سانتا آنا – وأحواض أصغر مثل سانتا مونيكا وهوليوود.
ووجدت أن المزيد من شحن المياه الجوفية حدث في بعض المناطق ، وأقل في مناطق أخرى. على سبيل المثال ، كانت هناك زيادات كبيرة في مستويات المياه الجوفية في أعقاب عواصف 2023 في أجزاء من وادي سان غابرييل ، كما قال ماو ، بما في ذلك طبقات المياه الجوفية العميقة على طول قاعدة جبال سان غابرييل.
لم ير الباحث الكثير من استنفاد طبقة المياه الجوفية في حوض سانتا آنا في مقاطعة أورانج على مدار العقدين الماضيين. وقال ماو إن هذا يدل على أن المياه الجوفية في المنطقة كانت تستفيد من جهود إعادة الشحن المدارة.
يبدو أن أحد العوامل المهمة هو مقاطعة أورانج نظام تجديد المياه الجوفية، حيث تتسرب مياه الصرف الصحي المنقى ويتم حقنها في طبقة المياه الجوفية للاستخدام.
وقال روي هيرندون ، رئيس الهيدرولوجيا في مقاطعة مقاطعة أورانج ، إن الدراسة تؤكد أن جهود إعادة شحن المياه الجوفية المحلية “تحافظ بشكل فعال على كمية مستدامة من ضخ المياه الجوفية”.
وقال هيرندون إن البحث أكد أيضًا على بيانات المقاطعة على مستوى المياه.
وقال إن طريقة الدراسة توفر طريقة فعالة من حيث التكلفة لاستخدام أجهزة الاستشعار الزلزالية الحالية لقياس التغيرات في المياه الجوفية في أجزاء من كاليفورنيا التي ليس لديها آبار واسعة مخصصة لمراقبة مستويات المياه.
