Een nieuwe studie door onderzoekers van UCLA en de Universiteit van Houston onthult aanzienlijk grondwaterverlies in Central Valley in Californië tijdens de recente droogte en roept vragen op over duurzaamheid voor het belangrijke landbouwgebied.

Onderzoekers volgden het netto grondwaterverbruik in de Central Valley van 2002 tot 2016, waaronder twee droogtes, één van 2007 tot 2009 en de meer ernstige droogte van 2012 tot 2016. Central Valley in Californië is meer dan 18, 000 vierkante mijl van de kust tot de Sierra Nevada Mountains en is een van de grootste landbouwknooppunten in de Verenigde Staten, die meer dan de helft van het Amerikaanse fruit levert, groente- en notengewassen.

Tijdens de twee droogteperiodes in totaal ging 16,5 kubieke kilometer en 40 kubieke kilometer water verloren, respectievelijk, volgens de studie gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven . De meer recente droogte zorgde voor meer dan 10 kubieke kilometer waterverlies per jaar. Onderzoekers schreven dit toe aan verminderde neerslag en sneeuwsmelt, een verandering in het soort gewassen dat wordt verbouwd en hogere temperaturen.

"Voor perspectief, de hoeveelheid materiaal in verband met de uitbarsting van Mount St. Helens in 1980 was ongeveer een kubieke kilometer, zei Dennis Lettenmaier, UCLA hoogleraar aardrijkskunde die de studie leidde. "Dus, we hebben het over 40 keer zoveel tijdens de recente droogte."

Tijdens droogtes worden boeren in de Central Valley gedwongen om putten te gebruiken om water te vervangen dat normaal gesproken afkomstig zou zijn uit het stroomgebied van de Colorado-rivier en de bergen van de Sierra Nevada. Toe te voegen aan de ernst van de uitputting van het grondwater, de droogte van 2012-2016 viel samen met de overgang van boeren in de centrale vallei naar meer hoogwaardige gewassen, dorstige gewassen zoals amandelen, pistachenoten en walnoten, die in bosjes worden gekweekt. In tegenstelling tot rijgewassen, boomgewassen kunnen in droge jaren niet braak blijven liggen zonder de bomen in gevaar te brengen, en dus toekomstige gewassen.

De toename van het grondwaterverlies deed zich zelfs voor bij een afname van de hoeveelheid geïrrigeerd land, die van 2007 tot 2009 met 7 procent daalde in vergelijking met de droogte van 2012-2016. Hogere temperaturen tijdens de meer recente droogteperiode en de overgang van rij- naar boomteelt, verantwoordelijk voor het grootste deel van de toename van het grondwaterverlies tussen de twee droogteperiodes, en compenseerde ruimschoots de effecten van een vermindering van geïrrigeerd land, aldus Lettenmaier.

Het gebruik van grondwater voor irrigatie van gewassen in de Central Valley is een goed gedocumenteerd en hot-button probleem in Californië. Er zijn naar schatting 100 000 of meer particuliere bronnen in het gebied, sommige dateren uit de jaren dertig, en velen worden niet gecontroleerd door staats- of federale instanties.

Het gebruik van grondwater om gewassen te irrigeren heeft gevolgen voor het milieu en de economie, aldus Lettenmaier. Bodemdaling is een punt van zorg, want naarmate het grondwaterpeil daalt, de bodem verdicht. En een lager grondwaterpeil verhoogt de pompkosten voor boeren.

"Het oppompen van grondwater tijdens een droogte is geen onredelijke strategie, "Zei Lettenmaier. "Maar het probleem is dat om een ​​duurzaam systeem te hebben, je het op een gegeven moment moet aanvullen, en er is in wezen geen plan om dat te doen."

In Californië's ingewikkelde waterrechtensysteem, waarvan een deel wordt beheerd door de federale overheid, Het grondwatergebruik is grotendeels ongereguleerd. Maar anno 2014, Californië heeft wetgeving ingevoerd die lokale landplanners en boeren verplicht om tegen het einde van dit jaar een organisatie voor de duurzaamheid van grondwater op te richten (of zich aan te sluiten bij een bestaande). Ze hebben tot 2022 de tijd om met plannen te komen die de grondwaterbekkens tegen 2040 stabiliseren.

"Het is redelijk om aan te nemen dat er weer een droogte komt, en redelijk om aan te nemen dat er in die droogte ook grondwater zal worden gebruikt; de putten zijn er al, "Zei Lettenmaier. "Nu deze meest recente droogte in de achteruitkijkspiegel zit, er zijn nog steeds vragen over hoeveel natuurlijk herstel we kunnen verwachten in het grondwater en hoe het water in de Central Valley wordt beheerd."

De studie hield rekening met verdamping, dat is water dat vrijkomt in de lucht door transpiratie van planten en bodemverdamping, evenals neerslag, en oppervlaktewater dat in en uit de Centrale Vallei stroomt.

Onderzoekers gebruikten twee methoden om grondwaterstanden te volgen, traditionele schattingen van de waterbalans — waarbij rekening wordt gehouden met de instroom van oppervlaktewater, zoals regenval en smeltende sneeuw, bodemvochtcapaciteit en verdamping - en gegevens van NASA's dubbele satellietsysteem GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment).

"Voor dit onderzoek GRACE diende als een uniek hulpmiddel dat rechtstreeks vanuit de ruimte informatie verschafte over veranderingen in het watervolume, en bevestigde de schattingen van de waterbalans, " zei Hyongki Lee, een co-auteur van de studie en een professor in civiele en milieutechniek aan de Universiteit van Houston.

GRACE-schattingen komen overeen met de schattingen van de waterbalans, met enige afwijking. GRACE-gegevens schatten dat het grondwaterverlies van 2012 tot 2016 11,2 kubieke kilometer per jaar bedroeg, vergeleken met schattingen van de waterbalans van 10 kubieke kilometer per jaar. En, terwijl de waterbalansgegevens enig herstel van de grondwaterreserves lieten zien tijdens de jaren zonder droogte, de GRACE-gegevens weerspiegelen dat niet. De metingen van GRACE omvatten een gebied dat ongeveer vier keer zo groot is als de Centrale Vallei.

"Hoewel zowel op waterbalans gebaseerde als op GRACE gebaseerde schattingen van het grondwatervolume onderhevig zijn aan fouten, het relatief kleine gebied van de Centrale Vallei in de ogen van GRACE kan ook verantwoordelijk zijn voor dat herstelverschil, "zei Leen.