Wetenschappers hebben satellietgegevens gebruikt om ondergrondse waterreserves in Silicon Valley in Californië te volgen. ontdekken dat het waterpeil snel herstelde na een ernstige droogte die van 2012-15 duurde.

Het onderzoek wijst op het succes van agressieve instandhoudingsmaatregelen. Het helpt ook om de basis te leggen voor goedkope monitoring van ondergrondse waterreserves in Californië en elders in de wereld.

Ondergrondse voorraden water - gehuisvest in lagen poreus gesteente, watervoerende lagen genoemd - zijn een van 's werelds belangrijkste bronnen van drinkwater. Ze ondersteunen menselijke populaties in plaatsen van Silicon Valley tot Peking. Ongeveer 2,5 miljard mensen op aarde zijn afhankelijk van watervoerende lagen voor water, en veel van deze opslagplaatsen raken sneller leeg dan ze kunnen worden gevuld, volgens het onderwijs van de Verenigde Naties, Wetenschappelijke en culturele organisatie.

Nog, het bijhouden van deze kostbare reserves is duur, zegt Estelle Chaussard, doctoraat, een assistent-professor geologie aan de UB's College of Arts and Sciences en de hoofdauteur van het nieuwe onderzoek.

"Om watervoerende lagen te monitoren, je moet de waterstanden in zoveel mogelijk putten in de gaten houden, "zegt ze. "Dus als je 300 putten in de buurt hebt, je moet ofwel iemand hebben die er fysiek de hele tijd naartoe gaat, of instrumenten in elke put die permanent bewaken, wat erg kostbaar is.

"We wilden zien of we een goedkope teledetectiemethode konden gebruiken die geen grondmonitoring vereist om te begrijpen hoe onze watervoerende lagen reageren op een veranderend klimaat en menselijke activiteit."

Het onderzoek werd op 22 september gepubliceerd in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek . Het team bestond uit Pietro Milillo en Eric J. Fielding van het Jet Propulsion Laboratory van NASA; Roland Bürgmann van de Universiteit van Californië, Berkeley; Daniele Perissin van de Purdue University; en Brett Baker van het Santa Clara Valley Water District.

De watervoerende laag in Silicon Valley begon halverwege de droogte te herstellen

Tijdens de droogte van 2012-15, het Santa Clara Valley Water District heeft een reeks instandhoudingsmaatregelen toegepast. Deze omvatten het beperken van het gebruik van sprinklers en het vragen van klanten om kortere douches te nemen en gazons en zwembaden om te vormen tot minder dorstige landschappen. De wijk importeerde ook water van buiten de regio.

Chaussard zegt dat deze acties mogelijk hebben geholpen om onomkeerbare schade aan de watervoerende laag van de vallei te voorkomen. Ze legt uit dat wanneer het grondwaterpeil een recordlaagte bereikt, de poreuze klei waarin de reserves zich bevinden kan zo ver opdrogen dat de klei geen water meer kan opnemen.

Uit de nieuwe studie blijkt dat dit niet gebeurde in de Santa Clara-vallei. Door intensieve inspanningen op het gebied van waterbeheer, de watervoerende laag van Santa Clara Valley begon eind 2014 te herstellen, toen de droogte nog steeds hevig was, het gevonden onderzoek. In 2017 was het grondwater weer op het niveau van voor de droogte.

Chaussard merkt op dat dit niet betekent dat aquifers geen bescherming nodig hebben:landbouw- en ander gebruik kunnen deze bassins zelfs in tijden van overvloedige regenval overbelasten, en veel van de waterhoudende grondlagen in Californië worden niet adequaat gecontroleerd.

Door de recente droogte is men zich bewuster geworden van het belang van grondwater, met de Wet duurzaam grondwaterbeheer van 2014 die lokale en regionale overheden verplicht om deze hulpbron voor het eerst in de staatsgeschiedenis na decennia van verwaarlozing duurzaam te beheren. Chaussard zegt dat het volgen van satellieten een manier kan zijn om de grondwaterstanden in heel Californië in bijna realtime te volgen, een belangrijke factor bij het voorkomen van overmatig gebruik.

Kleine bewegingen van het aardoppervlak meten

Het team van Chaussard gebruikte een techniek genaamd InSAR - Interferometric Synthetic Aperture Radar - om de kleine op- en neergaande bewegingen van het aardoppervlak vast te leggen die optreden wanneer het waterpeil onder de grond stijgt of daalt.

"InSAR stelt ons in staat om kleine bewegingen van het aardoppervlak over grote gebieden nauwkeurig te meten, " zegt Chaussard. "Wetenschappers hebben het gebruikt om oppervlaktevervorming te meten die verband houdt met vulkanen en aardbevingen, we hebben het gebruik ervan uitgebreid door het toe te passen op het volgen van grondwater."

Ze gebruikte InSAR voor het eerst om watervoerende lagen te monitoren in 2014, en zegt dat de methode overal ter wereld kan werken waar satellietgegevens beschikbaar zijn, ook in ontwikkelingslanden met weinig middelen voor monitoring.

De techniek markeert een verbetering ten opzichte van traditionele methoden omdat het wetenschappers in staat stelt om met grote frequentie veranderingen in waterstanden in een groot gebied te meten. De gegevens in de nieuwe studie kwamen van COSMO SkyMed, een constellatie van vier Italiaanse satellieten die maar liefst één keer per dag informatie leverden voor de hele watervoerende laag van Santa Clara Valley.

"Als je putten bewaakt, ook al heb je er veel, je krijgt nooit volledige berichtgeving over wat er aan de hand is, " zegt Chaussard. "Onze methode geeft een completer beeld en helpt de hiaten op te vullen."