Het oppompen van grondwater in de afgelopen eeuw heeft maar liefst 50 procent bijgedragen aan de daling van de stroomafname in sommige Amerikaanse rivieren, volgens nieuw onderzoek onder leiding van een hydroloog van de Universiteit van Arizona.

De nieuwe studie heeft belangrijke implicaties voor het beheer van de Amerikaanse watervoorraden. Wetten die het gebruik van grond- en oppervlaktewater regelen, verschillen van staat tot staat. Sommige westerse staten, Arizona onder hen, grondwater en oppervlaktewater gescheiden te beheren.

"We proberen erachter te komen hoe die uitputting van het grondwater ons hydrologische landschap daadwerkelijk heeft hervormd, " zei eerste auteur Laura Condon, een universitair docent hydrologie en atmosferische wetenschappen aan de Universiteit van Arizona. "Wat betekent dat voor ons, en wat zijn de blijvende gevolgen?"

Condon zei dat dit de eerste studie is die kijkt naar de impact van grondwaterpompen in de hele VS. Andere onderzoekers hebben onderzocht hoe grondwaterpompen oppervlaktewateren beïnvloedden, maar op kleinere schaal.

Met behulp van een computermodel, Condon en haar co-auteur, Reed Maxwell van de Colorado School of Mines in Golden, bepaald hoe het Amerikaanse oppervlaktewater eruit zou hebben gezien zonder significant consumptief gebruik en vergeleek dat met veranderingen in het oppervlaktewater sinds grootschalige grondwaterpompen in de jaren vijftig begonnen.

De wetenschappers richtten zich met name op de stroomgebieden van de Colorado en de Mississippi en keken uitsluitend naar de effecten van grondwaterpompen in het verleden, omdat die verliezen al hebben plaatsgevonden.

De U.S. Geological Survey heeft het grondwaterverlies in de 20e eeuw berekend op 800 kubieke kilometer, of 649 miljoen acre-voet. Die hoeveelheid water zou de staten Montana bedekken, Idaho, Wyoming, Nevada, Utah, Colorado, Arizona en New Mexico, plus het grootste deel van Californië, met water een voet diep.

"We hebben dat laten zien omdat we al dit water uit de ondergrond hebben gehaald, dat heeft echt grote gevolgen gehad voor hoe onze hydrologie van het landoppervlak zich gedraagt, "zei ze. "We kunnen in onze simulatie laten zien dat door dit grondwater te verwijderen, we hebben veel kleine stroompjes in de VS opgedroogd omdat die stroompjes zouden zijn gevoed door grondwaterafvoer."

Grondwater helpt bestaande vegetatie van water te voorzien, inclusief gewassen, zei Condon.

Teruglopende grondwaterstanden en afnemende stromen kunnen het irrigeren van gewassen moeilijker en duurder maken. Sommige inheemse vegetatie, waaronder cottonwood-bomen, zal uiteindelijk afsterven als het grondwaterpeil onder hun wortels zakt.

Grondwater is vaak het langzaamste onderdeel van het terrestrische hydrologische systeem om te herstellen van verliezen, zei Condon.

De wetenschappers ontdekten dat stromen, meren en rivieren in het westen van Nebraska, westelijk Kansas, Het oosten van Colorado en andere delen van de High Plains zijn bijzonder zwaar getroffen door grondwaterpompen. Die bevinding komt overeen met andere kleinere studies in de regio.

Maxwell zei, "Met dit onderzoek we hebben niet alleen de impact van historisch pompen op stroomuitputting kunnen reconstrueren, maar we kunnen het ook in voorspellende zin gebruiken, om in de toekomst te helpen bij het duurzaam beheren van grondwaterpompen."

Condon en Maxwell's artikel, "Het simuleren van de gevoeligheid van verdamping en stroming voor grootschalige grondwateruitputting" staat gepland voor publicatie in wetenschappelijke vooruitgang op 19 juni. Het Amerikaanse ministerie van Energie financierde het onderzoek.

Het computermodel van het team brengt het grondwater en het oppervlaktewater in kaart op een raster van vierkanten van 0,6 mijl aan een zijde die het grootste deel van de aangrenzende VS bedekt. die niet de kustgebieden omvat, omvat al het grondwater tot 328 voet (100 meter) onder het landoppervlak.

Maxwell zei, "We kunnen met deze modelsimulaties dingen doen die we in het echte leven niet kunnen. We kunnen vragen, 'Wat als we helemaal niet gepompt hebben? Wat is het verschil?'"

Condon zei dat het uitvoeren van een scenario voor het oppompen van grondwater gedurende een jaar een enorme hoeveelheid rekenkracht van supercomputers vergde.

"We hebben ongeveer 32 miljoen rasterdozen die we in ons model moeten oplossen, " ze zei.

De regio's die het meest gevoelig zijn voor een verlaging van de grondwaterspiegel liggen ten oosten van de Rocky Mountains, waar de grondwaterspiegel aanvankelijk ondiep was, op de diepte van 6-33 voet (2-10 meter), ze zei. In die regio's, grondwater en oppervlaktewater nauwer met elkaar verbonden zijn, en het uitputten van het grondwater is meer verstorend voor de vegetatie, beken en rivieren.

In het westen van de VS, het grondwater was al diep, dus het verminderen van het grondwater had niet zo'n groot effect op het oppervlaktewater.

Ander onderzoek heeft aangetoond dat delen van het Midwesten waar de hoeveelheid neerslag die wordt gebruikt om de verdampingsvraag te evenaren - wat betekent dat planten geen irrigatie nodig hadden - droger worden, ze zei. Dat zijn enkele van de regio's waar het oppompen van grondwater het oppervlaktewater heeft doen afnemen.

"In het westen, we maken ons veel zorgen over de beschikbaarheid van water en hebben veel systemen voor het omgaan met en beheren van watertekorten, ' zei Condon. 'Als je naar het Oosten verhuist, waar het vochtiger is, we hebben niet zoveel systemen."