Erica Woodburn werd voor het eerst verliefd op hydrogeologie - de studie van de distributie en verplaatsing van grondwater - als een undergraduate hoofdvak in de geologie. "Ik was gefascineerd door het idee dat we vaak niet weten waar en hoe grondwater beweegt, en dat we niet weten op hoeveel we moeten vertrouwen voor de toekomst, " ze zei.

Vandaag, Woodburn - een onderzoekswetenschapper in de Earth and Environmental Sciences Area van het Lab, en een van de 10 winnaars van Early Career Laboratory Directed Research and Development (LDRD) die in november zijn aangekondigd, ontwikkelt een nieuwe modelleringstechniek die gebruik maakt van teledetectietechnologie om inzicht te krijgen in "de effecten van klimaatverandering op de watervoorziening van Californië, inclusief de impact van klimaatextremen – zoals zware regenval of sneeuwval gevolgd door lange periodes van droogte – die de staat de afgelopen jaren heeft meegemaakt, " ze zei.

Sommigen zien de kostbare grondwaterreserves van Californië als een potentiële buffer tegen jarenlange droogte, maar het probleem volgens Woodburn, is dat je niet kunt zien hoeveel grondwater er daadwerkelijk onder ons is opgeslagen. "En dat is een grote vraag in de Central Valley, die een groot deel van het water van de staat levert voor landbouw, industrieel, en gemeentelijk gebruik, ' zei ze. 'En zonder enige historische analogie van klimaatextremen, het is vooral onzeker wanneer we proberen te voorspellen hoe een nieuw klimaat ons grondwater in de toekomst zal beïnvloeden, " voegde ze eraan toe.

Woodburn en haar onderzoeksteam gebruiken high-performance computing bij Berkeley Lab's National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), een DOE Office of Science gebruikersfaciliteit, om de 3D-fysische processen te modelleren van wat de 'kritieke zone' van de aarde wordt genoemd - het gebied dat zich uitstrekt van diep grondwater tot het onderste deel van de atmosfeer.

Hun model zal in staat zijn om te kwantificeren hoe de dynamiek van kritieke zones, zoals veranderingen in grondwateropslag, de waterbeschikbaarheid voor vegetatie kan beïnvloeden, bijvoorbeeld. Ze kunnen hun model ook gebruiken om te simuleren hoe verschillende opwarmingsscenario's de sneeuwaccumulatiepatronen in het Sierra Nevada-gebergte kunnen beïnvloeden, of de milieustromen aantasten die nodig zijn voor bedreigde of bedreigde soorten.

Het team modelleert ook een grotendeels onbeheerd stroomgebied in Noord-Californië om de effecten van klimaatverandering los van die van waterbeheer te begrijpen. Deze gegevens zullen vervolgens worden gekoppeld aan NASA's GRACE-satellietgegevens in een poging om de dynamiek en het gedrag van grondwateropslag te isoleren.

Door een beter begrip te krijgen van de hydrologische cyclus van dit stroomgebied, de onderzoekers hopen "hun resultaten te gebruiken om te informeren wat er met het grondwater zal gebeuren als verschillende technieken voor waterbeheer of klimaatverandering worden geïmplementeerd, " ze zei.