Sinds de jaren 1920, door overmatig oppompen van grondwater bij duizenden bronnen in de San Joaquin Valley in Californië is land in delen van de vallei weggezakt, of zinken, met maar liefst 28 voet (8,5 meter). Deze bodemdaling wordt verergerd tijdens droogtes, wanneer boeren sterk afhankelijk zijn van grondwater om een ​​van de meest productieve landbouwgebieden van het land in stand te houden.

Langdurige bodemdaling is een ernstige en uitdagende zorg voor de waterbeheerders van Californië, het plaatsen van staats- en federale aquaducten, dijken, bruggen en wegen met risico op schade. Nu al, bodemdaling heeft duizenden openbare en particuliere grondwaterbronnen in de hele San Joaquin-vallei beschadigd. Verder, de bodemdaling kan de opslagcapaciteit van ondergrondse watervoerende lagen permanent verminderen, toekomstige watervoorziening bedreigen. Het is ook duur. Hoewel er geen alomvattende schatting is van de schadekosten in verband met bodemdaling, staats- en federale wateragentschappen hebben sinds de jaren zestig naar schatting $ 100 miljoen uitgegeven aan verzakkingsgerelateerde reparaties.

Om te bepalen in hoeverre extra grondwater wordt opgepompt in verband met de huidige historische droogte in Californië, die begon in 2012, heeft de bodemdaling in de Central Valley aangetast, California's Department of Water Resources (DWR) gaf opdracht aan NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, om zijn expertise te gebruiken bij het verzamelen en analyseren van radargegevens in de lucht en via satelliet. Een eerste rapport van de JPL-bevindingen (augustus 2015) analyseerde radargegevens van verschillende sensoren tussen 2006 en begin 2015. Als gevolg van de aanhoudende droogte, Vervolgens heeft DWR JPL opdracht gegeven om nieuwe radarbeelden uit 2015 en 2016 te verzamelen en te analyseren om DWR op de hoogte te houden van de bodemdaling.

Hoeveel zinken?

Verschillende knelpunten die in het eerste rapport zijn geïdentificeerd, blijven afnemen met snelheden tot wel 0,6 meter per jaar. Aanzienlijke bodemdaling werd gemeten in twee bodemdalingsschalen in de buurt van de steden Chowchilla, ten zuiden van Merced; en Corcoran, ten noorden van Bakersfield. Deze kommen beslaan honderden vierkante mijlen en werden tussen mei 2015 en september 2016 steeds breder en dieper. De maximale bodemdaling gedurende deze periode was bijna 2 voet (0,6 meter) in het Corcoran-gebied en ongeveer 16 inch (41 centimeter) in de buurt van Chowchilla . De bodemdaling nam het afgelopen jaar ook toe in de buurt van Tranquility in Fresno County, waar het landoppervlak tot 20 inch (51 centimeter) is neergedaald in een gebied dat zich 11 kilometer uitstrekt. Bodemdaling in deze gebieden heeft gevolgen voor aquaducten en waterkeringen.

Kleine hoeveelheden bodemdaling werden ook vastgesteld in de Sacramento Valley bij Davis en Arbuckle. Een klein gebied voor het eerst waargenomen in Sierra Valley, ten noorden van Lake Tahoe, vertoont ongeveer 15 centimeter verzakking.

JPL-wetenschappers hebben de geschiedenis van verzakkingen van verschillende locaties in de in kaart gebrachte gebieden in kaart gebracht en ontdekten dat voor sommige gebieden in de San Joaquin-vallei, de bodemdaling vertraagde tijdens de winter van 2015-16 toen de regenval overeenkwam met de waterbehoefte van de gewassen.

"Hoewel we het effect kunnen zien dat regen heeft op bodemdaling, we weten dat we al een tijdje een grondwatertekort hebben, dus het duurt lang om die reservoirs te vullen, " zei JPL-rapport co-auteur Tom Farr.

De update van het rapport onderzocht ook de South Central Coast van Californië, inclusief Ventura, Oxnard, Santa Barbara en noordwaarts naar de San Joaquin Valley, evenals de Santa Clara-vallei. Het vond geen grote bodemdaling in deze regio's, hoewel een bekend gebied van bodemdaling in de Cuyama-vallei werd waargenomen om aanhoudende bodemdaling te hebben.

Co-auteur van het JPL-rapport, Cathleen Jones, zei dat het kunnen bepalen waar bodemdaling plaatsvindt, waterbeheerders helpt te bepalen waarom het gebeurt.

"Als je een bodemdaling ziet, dan is er iets aan de hand in het midden van de kom waardoor het land zinkt, bijvoorbeeld hoge grondwaterstanden, Jones zei. "We kunnen probleemplekken lokaliseren, zodat de staat zich op die gebieden kan concentreren. geld en middelen besparen. Wij vinden de speld in de hooiberg, bij wijze van spreken."

Hoe het onderzoek is uitgevoerd

Om de verzakkingsmetingen te verkrijgen, JPL-wetenschappers vergeleken meerdere satelliet- en luchtinterferometrische synthetische apertuurradar (InSAR) beelden van het aardoppervlak die al in 2006 waren verkregen om kaarten te maken die laten zien hoe bodemdaling in ruimte en tijd varieert. InSAR wordt routinematig gebruikt om kaarten van oppervlaktevervorming te produceren met een nauwkeurigheid van ongeveer een halve inch (centimeter-niveau).

De bodemdalingskaarten in het nieuwe rapport zijn gemaakt door het analyseren van satellietgegevens van de Sentinel-1A-satelliet van de European Space Agency van maart 2015 tot september 2016, en van NASA's Uninhabited Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar (UAVSAR) in de lucht van maart 2015 tot juni 2016. De nieuwe gegevens vormen een aanvulling op de gegevens die werden gebruikt in het vorige rapport van het Japanse PALSAR (2006 tot 2010), Canada's Radarsat-2 (mei 2014 tot januari 2015) en UAVSAR (juli 2013 tot maart 2015).

Hoe bodemdaling de belangrijkste watervoorzieningsroutes in Californië beïnvloedt

De UAVSAR-radarmapping met hoge resolutie in de lucht was gericht op het California Aquaduct, de hoofdader van het State Water Project, die 25 miljoen Californiërs en bijna een miljoen acres landbouwgrond levert. Het aquaduct is een stelsel van kanalen, pijpleidingen en tunnels die water 715 kilometer van de valleien van de Sierra Nevada en Noord-/Centraal-Californië naar Zuid-Californië transporteren.

Uit het JPL-rapport blijkt dat er sprake is van plaatselijke verzakkingen die rechtstreeks van invloed zijn op het aquaduct, met maximale verzakking van de structuur tot 25 inch (64 centimeter) nabij Avenal in Kings County. Als gevolg van de bodemdaling in dit gebied sinds de eerste aanleg van het aquaduct, het aquaduct daar kan nu een verminderde stroom van slechts 6 dragen, 650 kubieke voet (188 kubieke meter) per seconde - 20 procent minder dan de ontwerpcapaciteit van 8, 350 kubieke voet per seconde (236 kubieke meter per seconde). Exploitanten van waterprojecten moeten de stroming in de verzonken delen verminderen om te voorkomen dat ze over de betonnen oevers van het aquaduct heen slaan.

DWR, die het Staatswaterproject exploiteert, analyseert of de door bodemdaling veroorzaakte dip in het California Aquaduct van invloed zal zijn op de leveringen aan waterdistricten in Kern County en Zuid-Californië. Als de toewijzing van het staatswaterproject 85 procent of meer is, de levering kan dit jaar worden belemmerd als gevolg van cumulatieve bodemdalingseffecten in het gebied van Avenal-Kettleman City.

De nieuwe NASA-analyse vond ook verzakkingen tot 22 inch (56 centimeter) langs het Delta-Mendota-kanaal, een belangrijke slagader van het Central Valley Project (CVP), beheerd door het Amerikaanse Bureau of Reclamation. De CVP levert water aan ongeveer drie miljoen hectare landbouwgrond en meer dan twee miljoen Californiërs.

Ook van belang is de Eastside Bypass, een systeem dat is ontworpen om overstromingen van de San Joaquin-rivier in Fresno County af te voeren. De bypass loopt door een verzakkingsgebied waar het landoppervlak sinds mei 2015 tussen de 16 en 20 inch (41 en 51 centimeter) is gedaald. bovenop enkele meters bodemdaling gemeten tussen 2008 en 2012. DWR werkt samen met lokale waterdistricten om te analyseren of oppervlaktevervorming de inspanningen om overstromingen te bestrijden kan belemmeren, vooral als een zwaar Sierra-sneeuwpakket dit voorjaar smelt. Een bereik van 8 kilometer van de Eastside Bypass werd in 2000 verhoogd vanwege bodemdaling, en DWR schat dat het in de orde van grootte van $ 250 miljoen kan kosten om erfdienstbaarheden en dijkverbeteringen te verwerven om de ontwerpcapaciteit van het verzakte gebied te herstellen.

"De cijfers van de bodemdaling in San Joaquin Valley die sinds 2014 door NASA zijn gedocumenteerd, zijn verontrustend en onhoudbaar, "Zei DWR-directeur William Croyle. "Verzakkingen hebben lang bepaalde regio's van Californië geteisterd. Maar de huidige tarieven brengen de infrastructuur die miljoenen mensen bedient in gevaar. Het oppompen van grondwater brengt nu juist het systeem in gevaar dat water naar de San Joaquin-vallei brengt. De situatie is onhoudbaar."

De komende radarmissie van NASA en ISRO (Indian Space Research Organization), NISAR, zal systematisch gegevens verzamelen over Californië en de wereld en zal ideaal zijn voor het meten en volgen van veranderingen in de bodemdaling die gepaard gaat met het oppompen van grondwater, evenals verhoging in verband met natuurlijke en geassisteerde grondwateraanvulling.