Water is een vluchtig iets. Het kan voortkomen uit een geïsoleerde bron, als bij toverslag, om een ​​kabbelend beekje te laten ontstaan. Het kan ook door een machtige rivier stromen, in de grond sijpelen totdat er benedenstrooms alleen nog een schaduwrijke arroyo overblijft, de nabijgelegen bomen bieden de enige hint van waar het water is gegaan.

De wisselwerking tussen oppervlaktewater en grondwater wordt vaak over het hoofd gezien door degenen die deze essentiële hulpbron gebruiken vanwege de moeilijkheid om het te bestuderen. Universitair docenten Scott Jasechko en Debra Perrone, van UC Santa Barbara, en hun collega's maakten gebruik van hun enorme database met grondwatermetingen om de interactie tussen deze gerelateerde bronnen te onderzoeken. hun resultaten, gepubliceerd in Natuur , wijzen erop dat veel meer rivieren in de Verenigde Staten mogelijk water in de grond lekken dan eerder werd gerealiseerd.

Op veel plaatsen komen oppervlaktewater en grondwater samen, terwijl ze in andere worden gescheiden door ondoordringbare rotslagen. Het hangt af van de onderliggende geologie. Maar waar ze zich vermengen, water kan overgaan tussen boven- en ondergronds stromen.

"Verkrijgende rivieren" ontvangen water uit het omringende grondwater, terwijl "verliezende rivieren" in de onderliggende watervoerende laag sijpelen. Wetenschappers hadden geen goed begrip van de prevalentie van elk van deze aandoeningen op continentale schaal. Simpel gezegd, niemand had eerder zoveel metingen van grondwater aan elkaar genaaid, legde Jasechko uit, de co-hoofdauteur van de studie.

Rivieren winnen en verliezen

Typische grondwateronderzoeken zijn waterstandmetingen van enkele honderden tot 1, 000 putten. Deze studie omvat 4,2 miljoen.

Perrone en Jasechko hebben jaren besteed aan het verzamelen van gegevens van 64 agentschappen in de VS en het analyseren van de resultaten. "Het verzamelen van deze gegevens was een enorme onderneming. We hebben in de loop van zes jaar miljoenen datapunten verzameld en honderden artikelen beoordeeld, ' zei Perron.

De resulterende database heeft een aantal van de volgende onderzoeken van het team versneld. "We kunnen deze uitgebreide dataset op innovatieve manieren gebruiken om vragen te beantwoorden die we eerder niet konden beantwoorden, " voegde ze eraan toe.

Voor dit papier Jasechko, Perrone en hun coauteurs vergeleken de waterstanden in putten met het oppervlak van de dichtstbijzijnde stroom. "We passen een eenvoudige methode toe op een grote dataset, " zei Jasechko. "We identificeren putten met waterstanden die onder de dichtstbijzijnde stroom liggen, wat impliceert dat deze nabijgelegen stromen in de ondergrond zouden kunnen lekken als deze voldoende doorlatend is."

Het team ontdekte dat bijna tweederde van de putten waterstanden had onder de dichtstbijzijnde stroom. Dit creëert een gradiënt die water uit de riviergeul in de onderliggende watervoerende laag kan drijven.

"Onze analyse laat zien dat twee van de drie rivieren in de VS al water verliezen. Het is zeer waarschijnlijk dat dit effect de komende decennia zal verergeren en dat sommige rivieren zelfs kunnen verdwijnen", zegt co-hoofdauteur Hansjörg Seybold van ETH Zürich.

"Het fenomeen, decennia geleden in gang gezet, is nu wijdverbreid in de VS. Er zijn veel meer stromen die in onderliggende watervoerende lagen stromen dan we eerst hadden aangenomen, Seybold vervolgde. "Omdat rivieren en beken een vitale watervoorziening zijn voor landbouw en steden, de ernst van de situatie kwam als een verrassing."

Rivieren waren bijzonder gevoelig voor verlies van water in droge gebieden, langs een vlakke topografie en in gebieden met uitgebreide grondwaterpompen, zij observeerden. Een goed voorbeeld hiervan is vlakke landbouwgrond in semi-aride regio's zoals Central Valley in Californië. "We zuigen de rivieren letterlijk droog, ' zei Seybold.

Verdwijnende rivieren kunnen gevolgen hebben voor andere watergebruikers, stroomafwaartse gemeenschappen en ecosystemen die afhankelijk zijn van oppervlaktestromen. "Historisch, we hebben deze twee bronnen vaak als afzonderlijke bronnen behandeld, "Zei Perrone. "Ons werk benadrukt het belang van het beschouwen van grondwater en oppervlaktewater als een enkele hulpbron waar ze met elkaar verbonden zijn."

De onderzoekers ontdekten ook dat verliezende rivieren al geruime tijd wijdverbreid zijn in de VS, aanwezig op veel plaatsen, minstens zo ver terug als de jaren 1940 en '50. En hoewel veel waterwegen van nature water verliezen, het probleem kan worden verergerd door menselijke activiteit.

Mensen halen al duizenden jaren water uit de grond; in Amerika doen ze dat al honderden jaren. De praktijk versnelde na de Tweede Wereldoorlog en is ongebreideld sinds de jaren 1970, gepaard gaan met de ongewenste en onbedoelde gevolgen die het met zich meebrengt.

"Dit is geen nieuw fenomeen, "Zei Jasechko. "Het is al tientallen jaren bij ons."

Waterstanden fluctueren in de loop van jaren en decennia, en helaas hebben de onderzoekers slechts één gegevenspunt voor veel van de putten in hun monster. Ander werk van het team suggereert dat het grondwater in de loop van een jaar doorgaans niet meer dan een paar meter fluctueert. Echter, het waterpeil voor de vele putten in de buurt van verliezende rivieren lag meer dan twee meter onder het oppervlak van de dichtstbijzijnde stroom, het vergroten van het vertrouwen van de onderzoekers dat lekkende rivieren waarschijnlijk wijdverbreid zijn.

"We kunnen alleen bronwaterpeilen observeren waar putten zijn, Jasechko erkende. "Het is een voor de hand liggend maar belangrijk punt. Onze analyse is inherent bevooroordeeld naar plaatsen waar putten zijn geboord, en dus ook naar plaatsen waar grondwater wordt opgepompt."

Hoewel de onderzoekers hier op korte termijn geen eenduidige oplossing voor zien, ze hopen dat hun resultaten informatie kunnen geven over het beheer en de monitoring van hulpbronnen, misschien informerend beleid dat meer peilbuizen in onvoldoende onderzochte gebieden financiert.

"Grote studies als deze zetten mensen aan het denken over een breder waterbeleid, ' zei Perrone. 'En voor mij, daarom zijn analyses op continentale schaal belangrijk."

"Mijn hoop is dat deze studie meer mensen aan het denken zet over de onderlinge verbinding van grondwater en oppervlaktewater waar deze twee bronnen met elkaar verbonden zijn, en het zet ook het grondwaterbeleid op de kaart, ’ vervolgde ze. Zo lang is deze bron letterlijk en figuurlijk uit het zicht verdwenen.

Perrone en Jasechko zijn van plan dit soort grootschalige analyse uit te breiden naar andere delen van de wereld en te zien hoe pompen en verliezende rivieren van invloed zijn op grondwaterafhankelijke ecosystemen. Perrone is ook van plan hun resultaten terug te koppelen aan haar grondwaterdashboard.

"Verliezende rivieren zijn geen hypothetisch scenario, Jasechko verklaarde. "Ze zijn hier en nu." Ze zijn deels het resultaat van de afgelopen eeuw van watergebruik en misbruik.

"Als we beter begrijpen hoe wijdverbreid dit fenomeen is, dan kunnen we toekomstig beleid positief beïnvloeden, ", voegde Perrone eraan toe. Omdat de samenleving het punt voorbij is waarop ze over preventie kan praten, hebben we het nu over respons.