Samen met orkanen en bosbranden, er is nog een belangrijke, maar zelden besproken effect van klimaatverandering - giftig water en zinkend land verergerd door droogte in het grondwater.

Water van sneeuw en regen sijpelt diep in de grond tussen grondlagen en hoopt zich op in sponsachtige ondergrondse badkuipen, aquifers genoemd. Boeren zijn sterk afhankelijk van dit grondwater om hun gewassen te irrigeren als ze niet genoeg water uit oppervlaktewaterbronnen kunnen halen.

Ongeveer 85 procent van de Californiërs is ook voor een deel van hun watervoorziening afhankelijk van grondwater. Wereldwijd, naar schatting twee miljard mensen zijn ervan afhankelijk. Echter, door overmatig grondwatergebruik in combinatie met droogte is het landoppervlak gezakt, het beschadigen van kritieke infrastructuur, inclusief wegen, gebouwen, en riolering en waterleidingen.

Nieuw onderzoek van UC Riverside toont aan dat grondwater gemiddeld drie jaar nodig heeft om te herstellen van droogte, als het ooit herstelt. In de grootste studie in zijn soort, wetenschappers ontdekten dat deze hersteltijd alleen van toepassing is op watervoerende lagen die niet worden aangetast door menselijke activiteit, en de hersteltijd kan zelfs langer zijn in regio's met overmatig pompen.

Om grondwaterstanden te laten herstellen na een droogte, nieuwe neerslag heeft tijd nodig om door de bodem te sijpelen en de uitgeputte watervoerende laag weer op te laden. De onderzoekers laten zien dat dit proces in gebieden met diepere grondwaterstanden enkele jaren langer kan duren.

"Als mensen grondwater oppompen zonder het eerst te laten opladen, grondwaterstanden blijven dalen, de kosten van het pompen stijgen, en het land zinkt, " legde Hoori Ajami uit, UCR grondwater hydroloog en studie co-auteur en hoofdonderzoeker van dit project.

Gepubliceerd in de Tijdschrift voor Hydrologie, de nieuwe studie is de eerste die de reactie van grondwater op droogtes op continentale schaal onderzoekt. Eerdere onderzoeken naar grondwaterdroogte waren meestal gebaseerd op modelsimulaties en hadden betrekking op kleinere gebieden. Deze studie was gebaseerd op 30 jaar dagelijkse metingen van 600 putten in het hele land.

Gemiddeld, de onderzoekers hebben vastgesteld dat het ongeveer twee jaar duurt voordat regenwaterdroogte verandert in grondwaterdroogte, hoewel het in sommige gevallen wel 15 jaar duurt. Door de lange vertragingstijd de effecten worden niet onmiddellijk gevoeld of gezien. Echter, ze kunnen ernstig zijn.

Grondwaterdroogte in combinatie met oppompen kan een geleidelijke, ongelijkmatige verlaging van het landoppervlak genaamd bodemdaling. "Het is een bekend probleem in Central Vaalley in Californië, verergerd door klimaatfactoren en overmatig waterpompen, "Ajami zei. "Verzakkingen veroorzaakt onomkeerbare schade aan infrastructuur, gebouwen en wegen."

Naarmate de grond verschuift en het waterpeil daalt, verontreinigingen in de bodem, zoals arseen, kan het water mobiliseren en vergiftigen. In kustgebieden, aquifers uitgeput door droogte en pompen kunnen vollopen met zout zeewater, grondwater onbruikbaar maken voor drinkwater of landbouw.

"Je begint met een probleem van de waterhoeveelheid, en je krijgt een probleem van de waterkwaliteit, ' zei Ajami.

"Overmatig pompen verlaagt het grondwaterpeil, het creëren van een neerwaartse spiraal waarin het herstellen van de watervoerende laag steeds moeilijker wordt, " voegde studie co-auteur Adam Schreiner-McGraw toe.

Om de schade te verminderen van langdurige droogtes die onvermijdelijk zijn naarmate de planeet verder opwarmt, de onderzoekers hebben verschillende aanbevelingen. De meeste klimaatmodellen laten zien dat regen intenser wordt. Door regenwater op te slaan, kunnen aquifers worden opgeladen, het herstelproces te versnellen.

De onderzoekers suggereren ook dat boeren de irrigatie-efficiëntie verbeteren en overschakelen op vaste planten zoals amandelen, pistachenoten, en walnoten tot eenjarig, minder waterintensieve gewassen in gebieden waar de grondwateruitputting ernstig is.

"We moeten onze klimaatprognoses verbeteren om grondwater, zodat we beter kunnen beoordelen wat we hebben en hoe we het kunnen beschermen, "Zei Ajami. "Er zijn manieren om beter te beheren wat we hebben."