science >> Wetenschap >  >> Natuur

Nieuwe regels en nieuwe technologie geven Californische boeren en managers een betere kijk op grondwatervoorraden

Krediet:Chris Austin via Flickr

De meeste gebieden van het boerenland van Californië hebben een aanzienlijk gebrek aan informatie over hun grondwatergebruik. De waterbeheerders die verantwoordelijk zijn om de uitgeputte watervoerende lagen van Californië op het pad naar duurzaamheid te brengen, moeten nu de gegevens verzamelen om het werk te doen. Het runnen van de nieuwe agentschappen die zijn opgericht in het kader van de wet op het duurzame grondwaterbeheer van de staat, deze managers moeten eerst beslissen wat ze moeten weten, en hoe u aan de informatie komt.

De meetinstrumenten die ze nodig hebben, zouden idealiter twee verschillende weergaven van de grondwaterrealiteit geven. Eerst, rekening houden met opnames door te identificeren wie het water neemt, controleer vervolgens de opnames om de duurzaamheid te garanderen, nu vereist in 109 van de 517 grondwaterbassins van de staat. Tweede, toezicht houden op de algehele gezondheid van de watervoerende laag om ervoor te zorgen dat deze niet de verschillende grenzen van onhoudbaarheid overschrijdt die nu in de staatswet zijn vastgelegd.

Voordat ze de technische antwoorden op meetmogelijkheden kunnen verkennen, managers moeten worstelen met de lokale opvattingen over privacy die heersten in gebieden die onderhevig zijn aan chronisch overpompen. Zware gebruikers verzetten zich al tientallen jaren vurig tegen elke boekhouding. Nou meters waren een gruwel. Nieuw geboorde putten werden gemeld aan de staat, maar volgens de wet die informatie werd privé gehouden.

Dergelijke vertrouwelijkheidsbeperkingen eindigden in 2015, na het verstrijken van de grondwaterwet; en begin 2017, de State Water Resources Control Board heeft zijn digitale kaart van staatsbronnen openbaar gemaakt. Maar weten waar de putten zijn, is niet hetzelfde als weten hoeveel ze pompen. of hun impact op de onderstaande watervoerende laag.

Pistachebomen groeien op de boerderij van de familie Harter in Kern County. Krediet:Andrew Harter

"Zolang niemand grondwater aan het meten of monitoren was, het was in het voordeel van elke boer om zoveel mogelijk te pompen, " zei Peter Gleick, de mede-oprichter van het Pacific Institute, die diepgaande expertise heeft op het gebied van waterkwesties. Het systeem, hij zei, "werd ontworpen om onwetendheid te bevorderen." Andere experts verwerpen zo'n bot anti-boerenstandpunt. Zowel agrarisch gebruik als verstedelijking, ze zeggen, uitgebreid grondwatergebruik voorbij duurzaamheid:vingers kunnen overal naar wijzen.

Zelfs met pompen zonder meter, Remote Sensing-technologie had de sluier opgelicht over uitputting van het grondwater

De onverzettelijkheid van sommige grondwatergebruikers werd minder een belemmering met de opkomst van mogelijkheden voor observatie op afstand. Bijvoorbeeld, een paar tweelingsatellieten gelanceerd door NASA konden schatten dat de watervoerende lagen in Central Valley, alleen tussen 2003 en 2010, verloor 25 miljoen acre-voet grondwater - ruim meer dan de helft van het jaarlijkse grondwatergebruik in Californië rond die tijd. De GRACE-satellieten lieten de wereld de uitputting zien die veel boeren in Central Valley al begonnen aan te pakken.

Tegen de tijd dat het GRACE-programma vorig jaar buiten dienst ging, nog fijnmaziger analyse mogelijk was met behulp van gegevens van extra satellieten, zoals NASA's Landsat-orbiters. Dergelijke op afstand verzamelde gegevens, samen met de noodzaak om te voldoen aan de nieuwe wet, heeft het doseren op de boerderij smakelijker gemaakt. Sommige beheerders leren van gebieden die al overvloedige gegevens over grondwatergebruik hebben verzameld. Vóór de nieuwe wet de rechtbanken spoorden het werk aan.

Onder staatstoezicht gedurende 22 jaar, Mojave Agency houdt een duidelijk overzicht bij

Krediet:Idaho Department of Water Resources; ESRI aardebeelden; natuurlijke aardgegevens, Bill Lane Centrum voor het Amerikaanse Westen

Onwetendheid is niet iets wat rechters accepteren als een excuus voor passiviteit. Gegevens over putten en grondwatergebruik zijn overvloedig aanwezig in grondwaterbassins die de afgelopen jaren onderwerp waren van rechtszaken over waterrechten. De Mojave Water Agency werkt aan een bassin van 4, 900 vierkante mijl woestijn verspreidt zich naar het westen vanaf de kruising van Californië, Nevada en Arizona. De toewijzing van het water vond plaats in 1996. Sindsdien wordt elk jaar het heeft naar behoren het aantal putten die grondwater onttrekken en hun jaarlijkse "productie, " of terugtrekking.

Bijvoorbeeld, Mojave's rapport laat zien dat Joe en Sue Harter, eigenaren van Harter Farms, in naalden, hebben 11 landbouwputten en twee voor huishoudelijk gebruik. De Harters namen er 2, 361 acre-voet water van onder de woestijn vorig jaar, minder dan de helft van de 5, 234 pompten ze in 1990.

zoon van Joe Harter, Andreas, die samen met zijn vader pistachenoten en bermuda verbouwt, zei dat het gerechtelijk bevel van 1996 dat een goede aansprakelijkheid vereist "ons vooruitstrevend heeft gemaakt in het beheersen van ons gebruik, "zei hij. "We moesten meer doen met minder." Hij voegde eraan toe, "Aan het einde van de dag, we moeten duurzaamheid hebben." Wat hem irriteert, is de schijnbaar constante bouw van nieuwe onderverdelingen, die elk een nieuwe vraag naar water creëren. "Ik denk dat duurzaamheid het beste is. Mijn probleem is dat ze het op de schouders van de boeren leggen."

Krediet:Bill Lane Center voor het Amerikaanse Westen

Op het moment van het gerechtelijk bevel, er was weinig consistentie over het meten en rapporteren van onttrekkingen van grondwater in het gebied van de Mojave Water Agency. Een ingenieursbureau werd belast met het verifiëren van beweringen over hoeveel er was gepompt. Toen er geen records waren, het bedrijf maakte luchtfoto's van aanplant, en gebruikte die om in te schatten hoeveel water verschillende gewassen gebruikten. Dit bracht de meeste gebruikers ertoe zoals de Harters, om te beginnen met het verzamelen van hun eigen records, vaak met behulp van stroommeters op hun putten.

Elektriciteitsverbruik is een veelgebruikte proxy voor grondwatergebruik, zei de algemeen directeur van Mojave, Tom McCarthy. Water is zwaar, en het oppompen van grondwater uit diepten van tientallen of zelfs honderden meters is energie-intensief. Hoe meer elektriciteit er wordt verbruikt, hoe meer water er is opgepompt. "We hebben de neiging om methoden te gebruiken die beproefd en waar zijn, " hij zei.

De meer uitgeputte bekkens hebben nu nieuwe agentschappen die ze beheren. In minder dan twee jaar tijd ze moeten plannen maken voor duurzaamheid op lange termijn. Sommige gebruikers kunnen merken dat hun pompen sterk beperkt is. Sommigen kunnen hun water verhandelen in plaats van ermee te boeren. Iedereen heeft goede gegevens nodig.

Nauwkeuriger meten leidt tot efficiënter beheer

Zbeda zei dat het dagelijkse beheer van het grondwater dat door het waterdistrict wordt gecontroleerd, gemakkelijker wordt gemaakt door te weten hoeveel elke klant gebruikt. Zoals McCarthy, hij vindt dat zijn grootste landbouwgebruikers coöperatief zijn, het delen van hun pompgegevens. Waarom? Te midden van een grondwatercrisis bijna twee decennia geleden, een lokale coöperatie opgericht in het Indian Wells-bekken en begon hun verbruiksgegevens te meten en te delen.

Uit hun gegevens van twee decennia blijkt dat het pompen van grondwater de afgelopen tien jaar in totaal met 17 procent is afgenomen; de grootste landbouwgebruiker, Meadowbrook-boerderijen, heeft zijn jaarlijkse verbruik in dezelfde periode met bijna een derde procent verminderd, vanaf 9, 270 acre-voet tot 6, 387 acre-voet. Het waterdistrict van de heer Zbeda gebruikte in die periode 29 procent minder. Zijn grote agrarische gebruikers, meestal pistache- en luzerneboeren, open en coöperatief zijn geweest, hij zei.

Minder coöperatief, hij zei, zijn kleine gebruikers. "Iemand die zegt:'Hoeveel pomp je?' speelt niet goed met veel particuliere broneigenaren." Hij voegde toe, "De uitdaging voor ons lokaal is dat [alle gebruikers] erkennen dat het nodig is om te weten wie hoeveel pompt."

Weerstand tegen individuele metingen begint te vervagen

Waar de heer Zbeda mee te maken heeft met enkele van de kleinere landbouwgebruikers in zijn district, is waar Eric Averett 25 jaar geleden mee te maken had. Averett, de algemeen directeur van het Rosedale-Rio Bravo Water Storage District, herinnert zich, "Er was een aarzeling om veel verschillende soorten gegevens te delen. Er was meer een mentaliteit van privé-eigendom, mensen vonden het vertrouwelijk, en kan het concurrentievermogen aantasten."

Maar zelfs vóór de passage van SGMA in 2014, hij zei, die houdingen begonnen te veranderen, zowel vanwege de meedogenloze droogte van vijf jaar, en de opkomst van technologieën voor teledetectie van grondwaterstanden. Hij is onlangs naar bijeenkomsten geweest waar 'landeigenaren me elke naam in het boek hebben genoemd en me ervan beschuldigden een grote regering te zijn'. hij zei, algemene aanvaarding van het verantwoorden van watergebruik is wijdverbreid, zelfs als de weerstand blijft hangen.

Dus de mentaliteitsverandering die begon in de aangewezen districten in de woestijn, breidt zich nu uit naar het agrarische hart van de San Joaquin-vallei. Hier, de favoriete methode is niet meters, maar een meting afgeleid van satellietbeelden. Cal Poly in San Luis Obispo Irrigation Training and Research Center gebruikt de "METRIC"-methode - oorspronkelijk ontwikkeld aan de Universiteit van Idaho - voor gebieden in de provincies Kern en Tulare.

Het idee is om satellietbeelden met hoge resolutie van akkers te gebruiken om vast te stellen welke gewassen water gebruiken. Weten hoeveel water er door een bepaald gewas in de lucht wordt vrijgegeven (of "uitgelekt"), en dat te combineren met de verdampingssnelheid uit de bodem bij specifieke temperaturen, laat onderzoekers satellietfoto's omzetten in gegevens over watergebruik. De combinatie van deze twee verliezen van water aan de lucht - van zowel de plant als de bodem - wordt "verdamping" genoemd.

Nauwkeurige meting van watergebruik dwingt boeren vaak om het gebruik van grondwater terug te dringen

Deze techniek is goed voor iets dat eenvoudige pompgegevens niet kunnen meten:de hoeveelheid irrigatiewater uit de ondergrond die terug door de grond sijpelt en terugkeert naar de watervoerende laag. Dit staat algemeen bekend als "opladen, " en weerspiegelt hoe aquifers onder natuurlijke omstandigheden met water worden gevuld. Boeren in Kern County, zei Dan Howes, een ingenieur bij Cal Poly, zei dat de boeren van Kern County "weten dat we niet genoeg water hebben om het bassin jaar na jaar op te laden en het grondwater dat we oppompen in stand te houden.

"Het belangrijkste probleem waarmee boeren te maken krijgen, is dat we te veel verdamping hebben en te weinig water. " zei Howes. Anders gezegd, te veel dorstige planten in een te warm klimaat gebruiken te veel water en putten de watervoerende laag uit. Hij voegde toe, "Als ze dat eenmaal onder de knie hebben, "Er zijn maar twee opties:verdamping verminderen, misschien door velden braak te laten liggen of minder dorstige gewassen te planten - of meer oppervlaktewater te vinden. Voor boeren zonder oppervlaktewaterrechten, dat is misschien moeilijk.

Howes waagt zich niet aan een harde schatting van de hoeveelheid bezuiniging in de landbouw die de grondwaterafhankelijke gebieden nodig zullen hebben. anders dan te zeggen dat de bezuinigingen aanzienlijk zullen zijn. Hij werkt samen met wateragentschappen in Tulare, Fresno, en Merced-provincies, en de nieuwe grondwaterautoriteit voor het Kern County-bekken huurde hem in om een ​​historisch overzicht van het watergebruik te maken met de jaren van Landsat-afbeeldingen die nu beschikbaar zijn. Hij heeft meer dan 23 jaar aan gegevens in de regio van Fresno tot Bakersfield.

Hoe reageren de lokale boeren op het vooruitzicht van pompreducties? "Degenen met wie ik heb gesproken met heel weinig oppervlaktewater, ze zijn erg depressief." Maar ze zijn realistisch. "Sommigen zeggen:'Ik heb ongeveer 20 jaar en dan ga ik met pensioen en geef het op.'" Hij voegde eraan toe, "Het verbaast me hoeveel mensen ik spreek die zeggen:'Het wordt tijd dat dit er komt. We wisten allemaal dat het eraan zat te komen.'" Zulke opmerkingen, Howes zei, komen meestal van boeren met rechten op oppervlaktewater.

Gleik, van het Pacific Institute, zei, "Californië grondwater was een klassieke tragedie van de commons." Nutsvoorzieningen, "de slimme boeren zullen een sprong voorwaarts maken over hoe ze hun watervoorraden kunnen beheren volgens een duurzame reeks regels."