De algemene langetermijnvoorspelling voor Californië naarmate de klimaatverandering intensiveert:meer frequente droogtes, onderbroken door jaren waarin grote stormen sneller regen brengen dan de waterinfrastructuur aankan.

Dit bipolaire weer zal ingrijpende gevolgen hebben voor de landbouwindustrie van $ 50 miljard van de staat en het uitgebreide netwerk van reservoirs, grachten, en aquaducten die water opslaan en distribueren. Een systeem voor irrigatie en bescherming tegen overstromingen moet worden aangepast om meer natuurbehoud mogelijk te maken. "De effecten van klimaatverandering maken grootschalige veranderingen nodig in de manier waarop water wordt beheerd in Californië, ", schreef het State Department of Water Resources in een witboek van juni 2018.

Tijdens droogte, boeren en gemeenten pompten grondwater op om de schaarse oppervlaktevoorraden te vergroten. Na bijna een eeuw intensief gebruik, veel watervoerende lagen zijn ernstig uitgeput. En de vijf jaar oude wet van Californië die grondwaterbassins regelt, nadert het moment van de waarheid:in 2020, duurzaamheidsplannen moeten worden ingediend door instanties die kritisch uitgeputte watervoerende lagen beheren. Ze moeten ofwel meer water vinden om de watervoerende lagen te ondersteunen of akkerland buiten gebruik stellen. De wet – de Wet duurzaam grondwaterbeheer, of SGMA - begint te bijten. Een studie uit 2019 van het Public Policy Institute of California voorspelde dat minstens 500, 000 acres landbouwgrond zal uiteindelijk worden inactief.

Om de pijn te verzachten, ingenieurs zijn op zoek naar een onconventionele en logge waterbron:de hevige stormen die soms over de Stille Oceaan razen en Californië doordrenken. "We moeten de atmosferische rivieren vastleggen, " zei Tim Quinn, de voormalige directeur van de Association of California Water Agencies. Maar, hij voegde toe, "We hebben niet de juiste transportfaciliteiten. Er is niet genoeg opslag om de atmosferische rivieren op te vangen." Quinn wil regenwater opvangen en omleiden naar waterparkeerplaatsen, "zoals hij ze noemt, waar water terug kan sijpelen in uitgeputte watervoerende lagen. Dit dient verschillende doelen:herstel van een uitgeputte natuurlijke hulpbron, het verminderen van bodemdaling en het voorzien in de toekomstige watervoorziening.

Na het verstrijken van de wet, groepen, waaronder staats- en lokale wateragentschappen, non-profitorganisaties, boeren, en landbouwgroepen zoals de Almond Board, duwen om de mogelijkheden om op te laden te vergroten. "SGMA is een enorme coureur, " zei Ashley Boren, uitvoerend directeur van Duurzaam Behoud, een non-profitorganisatie die samenwerkt met boeren en lokale wateragentschappen in de hele staat. "Er is veel meer belangstelling voor opladen dan vóór SGMA."

In het Tulare-bekken in het zuiden, irrigatiedistricten hebben lang water naar speciale velden geleid die zo zijn ontworpen dat het snel naar beneden kan sijpelen en watervoerende lagen kan aanvullen. Nutsvoorzieningen, "in plaats van vast te houden aan de oorspronkelijke oplaadplannen, we zijn agressief aan het opladen, " zei Aaron Fukuda, algemeen directeur van het Tulare Irrigation District. "Als iemand één voet bij één voet naar een gat kan wijzen, Ik ga er water in doen."

"In plaats van vast te houden aan de oorspronkelijke oplaadplannen, we zijn agressief aan het opladen. Als iemand één voet bij één voet naar een gat kan wijzen, Ik ga er water in doen."

Borens collega bij Sustainable Conservation, Daniël Mountjoy, zei dat meer dan 120 miljoen acre-voet grondwater "uit de Californische watervoerende lagen is gepompt" in de Central Valley in de afgelopen 70 of 80 jaar. Hij voegde toe, "Ik zie het als een gigantisch ondergronds reservoir dat al is gebouwd." Als je nadenkt over de kosten van het bouwen van één reservoir "- en de kosten van milieuvergunningen - waarom zouden we dat doen als we toegang hebben tot 120 miljoen acre-voet aan capaciteit?"

De centrale vallei opnieuw laten overstromen

Hoe de atmosferische rivieren aanboren? Vraag het aan Don Cameron, van Helm, die de Terranova Farm aan de North Fork van de Kings River beheert. Hij heeft zijn wijngaarden sinds 2011 onder water gezet. Hij heeft $ 14 miljoen geïnvesteerd - $ 5 miljoen van een DWR-subsidie ​​en nog eens $ 9 miljoen van Terranova - in omleidingsstructuren die het bedrag dat hij kan opladen in het subbekken van de Kings aquifer verhogen van 14 kubieke voet per tweede tot 500 cfs, of 1, 000 acre-voet per dag. (Een acre-voet is gelijk aan ongeveer 326, 000 liter; gemiddelde Californische huishoudens gebruiken tot een acre-foot per jaar.)

Al 38 jaar, Cameron heeft de boerderij geleid, die 25 verschillende gewassen verbouwt, van tomaten en knoflook tot wijndruiven en, meest recent, amandelbomen. "Ik merkte enige tijd geleden dat het grondwaterpeil twee voet per jaar daalde, " zei hij. "We realiseerden ons dat we iets moesten doen." Zijn eerste pogingen om oplaadinfrastructuur te bouwen - een pijp, een kanaal, en een plek die is aangewezen om op te laden - negen jaar geleden uitgebreid toen hij $ 75 kreeg, 000 subsidie ​​van de Natural Resources Conservation Service van het federale ministerie van Landbouw. Hierdoor kon hij controleren "of we grondwater konden aanvullen op werkende landschappen - zijn velden onder water zetten, zowel die braakliggende als die waar blijvende gewassen, zoals wijnstokken, groeide.

"We zijn begonnen met het onder water zetten van de wijndruiven. Van februari tot eind juni hielden we het water aan. De buren dachten dat we gek waren, dat we onze druiven aan het verpesten waren." Dat was hij niet. Nu laat hij niet alleen wijngaarden maar ook notenbomen onder water lopen. Hij werkt met DWR, belooft overtollig water in overstromingsjaren op te nemen om stroomafwaartse overstromingen te voorkomen en heeft 400 hectare gereserveerd als permanente aanvullingslocatie en 1, 200 hectare meer voor seizoensgebonden opladen.

Zijn nieuwe systeem omvat een grote structuur met poorten die opengaan om water uit de noordelijke vork van de Kings River naar een kanaal te laten lopen en het grote pompstation om het oppervlaktewater uit het kanaal te halen, plus een structuur met poorten die open kunnen om water uit vier nieuwe 72-inch pijpen en in een kanaal te laten, op weg naar oplaadgebieden. Hij verwacht te kunnen opladen met een snelheid van 500 kubieke voet per seconde, wat gelijk zou zijn aan 1, 000 acre-voet per dag, in de uitgeputte watervoerende laag. "De opslagcapaciteit onder onze voeten is tussen de 2 en 3 miljoen acre-voet, " zei hij. "We hebben een enorm potentieel onder onze voeten."

Hij is niet alleen. Anthea Hansen, algemeen directeur van het Del Puerto Water District, wil ook overstromingsirrigatie gebruiken om atmosferische rivieren aan te boren; haar district werkt samen met een ander aan een proefproject van $ 2 miljoen om watervoerende lagen op te laden. Aaron Fukuda in Tulare helpt een district te exploiteren met een deel van een federale subsidie ​​van $ 1,95 miljoen om een ​​nieuw oplaadbassin te bouwen en manieren te onderzoeken om bestaande oplaadfaciliteiten uit te breiden. In het natte jaar 2017 zijn district leverde goedkoop water aan boeren die het terug in de watervoerende laag wilden pompen. Maar voor een individuele boer het creëren van een oplaadbassin kan kostbaar zijn. De grondprijs tellen, bouw- en graafkosten, een pijpleiding om het water te verplaatsen, en juridische kosten, een oplaadproject van één hectare kan $ 100 kosten, 000, Fukuda schat.

Voor instanties of individuen die nieuwe oplaadbassins willen creëren, een nieuwe Stanford-studie biedt een hulpmiddel. De studie, gedaan door Rosemary Knight, een hoogleraar Aardwetenschappen, en een voormalig Ph.D. student Ryan Smith - nu een assistent-professor aan de Missouri University of Science and Technology - kan degenen die oplaadvijvers bouwen helpen de problemen te vermijden die het leveringssysteem van het Friant-Kern-kanaal teisteren. Door te veel te pompen zakte het land eronder, het verdraaien van de structuur en het verminderen van de capaciteit. De studie laat zien hoe een combinatie van satelliet- en antenne-remote sensing, die de ondergrondse zand- en kleilagen in kaart brengen, kan worden gebruikt om te voorspellen hoe opladen bodemdaling kan verminderen. Door de gegevensbronnen te combineren, kunnen kaarten worden gemaakt van het verband tussen heraanvulling (of voortgezette grondwateroppompen) en bodemdaling.

Oplaadoperaties zijn niets nieuws; speciale bekkens zijn al jaren verspreid over de San Joaquin-vallei en de Sacramento-vallei. Het Rosedale-Rio Bravo Water Storage District van Kern County dateert uit 1959. Dergelijke operaties hielpen het totaal aan water dat voor de San Joaquin Valley werd bijgevuld te verhogen tot 6,5 miljoen acre-voet in 2017 - een jaar, zoals de huidige, doordrenkt met atmosferische rivieren. Maar de totale hoeveelheid instroom in oppervlaktewateren was dichter bij 30 miljoen acre-voet, PPIC meldde. Hoewel het regenvolume en het oplaadvolume uitzonderlijk waren, onderzoekers zeggen dat meer opladen mogelijk was. Een jaarlijks gemiddelde van ongeveer 500, 000 acre-voet aan heraanvullingspotentieel is beschikbaar - ongeveer een kwart van het gemiddelde jaarlijkse grondwatertekort door overpompen.

Het State Department of Water Resources heeft een programma dat is gewijd aan het verbeteren van de heraanvulling op de boerderij, genaamd Flood Managed Aquifer Recharge, of FloodMAR. Kamyar Guivetchi van DWR zei dat ze samenwerken met het Merced Irrigation District om erachter te komen hoeveel water kan worden aangevuld op landbouwgronden in het stroomgebied van de Merced-rivier. Verder dan dat, hij zei, "We willen de footprint" van nieuwe projecten vergroten. De obstakels die hij ziet gaan verder dan de infrastructuur. "Het gaat niet om grote infrastructuur; het gaat om grote samenwerking" tussen particuliere, publieke en non-profitbelangen.

Buzz Thompson, een professor in de rechten van Stanford, richt zich op het probleem van het verplaatsen van het water. "Het komt erop neer dat in de echt natte jaren, we hebben niet de mogelijkheid om al het beschikbare water op te slaan, " zei hij. Wettelijke obstakels zijn onder meer het 120 jaar oude systeem van gevestigde individuele rechten op specifieke hoeveelheden water. Aan deze moet worden voldaan voordat het teveel kan worden gebruikt om te worden aangevuld. Dat geldt ook voor de vereisten voor milieuwaterleveringen om ervoor te zorgen dat vissen voldoende water krijgen. Meest problematisch:"Op dit moment is de grootste hoeveelheid oppervlaktewater beschikbaar ten noorden van de Bay Delta en enkele van de beste opslaglocaties bevinden zich ten zuiden van de Delta, " zei hij. Zolang de Delta een transportknelpunt is, dat beperkt de hoeveelheid die kan worden opgeslagen."

Een kink in de kabel:wie is de eigenaar van het bijgevulde water?

Een stimulans die boeren ertoe aanzet om op te laden, is de wetenschap dat ze in droge jaren toegang hebben tot het water dat ze in natte jaren hebben afgezet. Irrigatiedistricten en bureaus voor de duurzaamheid van grondwater hebben geen gemeenschappelijke benadering van de kredietkwestie. "Met SGMA, elk agentschap gaat zijn eigen regels opstellen, "zei Mountjoy van Sustainable Conservation. "Is het eigendom van de boer of het irrigatiedistrict dat het recht heeft om het naar de boer te sturen?"

Eén denkrichting is voorstander van collectief eigendom. "Het waterdistrict heeft het recht om dat water te nemen - het blijft van het irrigatiedistrict, ten voordele van alle gebruikers, " zei Mountjoy. Een tweede optie is "de boer het recht geven om het te vangen en te verkopen. … Ze betaalden om het in de grond te zetten. Het is nu van hen. Ze konden het in een droog jaar uit de grond pompen of aan een buurman verkopen. Je creëert in feite een watermarkt."

Het Semitropic Water Storage District van Kern County beoefent een variant hiervan. "Onze boeren kunnen "opgepompt water" op de bank zetten volgens het vastgestelde programma van het district. Ze hebben een bankrekening voor hun gebruik, " zei Jason Gianquinto, algemeen directeur van de wijk. "We hebben niet besloten of ze iets anders kunnen doen dan het voor eigen gebruik te houden. Ik kan niet zeggen dat je water buiten ons district naar een ander gebied kunt verplaatsen."

Een andere tactiek:water uit reservoirs halen als er een storm nadert

Een manier om meer van de atmosferische rivieren op te vangen, is door dammen het reservoirwater te laten lozen in afwachting van een storm. Het legerkorps van ingenieurs, die de reservoirs bedient, heeft strikte regels over hoeveel water moet worden vastgehouden en wanneer het kan worden geloosd. Nu werkt het korps met tools die zijn ontwikkeld door het Scripps Institute of Oceanography van de University of California in San Diego, die de zogenaamde Forecast-Informed Reservoir Operations mogelijk maken.

Het Turlock Irrigation District gebruikt de tools. "In 2017, toen we een teveel aan water hadden, we waren in staat om te weten wat er zou komen. We kunnen beginnen met lozingen voor de zondvloed, " zei Josh Weimer, de beheerder van de regeringszaken van het district. De voorschot releases, waarvan sommige kunnen worden opgeladen, betekende dat de overstromingen in 2017 op zijn hoogtepunt 25 procent waren van de overstromingen veroorzaakt door vergelijkbare sterke stormen twee decennia eerder.

Over het boerenland van Californië, de harde realiteit van een toekomst zonder gegarandeerde toegang tot grondwater dringt door. Jerry Gragnani, een buurman van Don Cameron die 70 jaar oud is, onlangs verkocht 8, 000 acres van zijn boerderij, 3 houden, 000 acres voor blijvende gewassen zoals notenbomen. "Er is geen toekomst zonder opladen, ' zei hij. 'Ik denk niet dat er hier een boer is die dat niet beseft. We weten dat als je het water niet oplaadt, het gaat opraken. Zodra de watervoerende laag is gesloten, het is voor altijd gesloten." Hij voegde eraan toe, "Het is een goed moment om eruit te komen."