多年來,地下水的耗竭一直是西部,西南部和其他地方的日益嚴重的問題。現在研究人員說,這可能威脅到美國的食品供應。
問題有充分的記錄。本月早些時候的一項研究發現地下水的抽水過多導致海洋上升。 (3月,一項研究發現400萬美國人是受到海洋上升的威脅。 2008年的一項研究確認了這種效果。
這是事實:用於灌溉,飲用水和工業用途的地下水通常不會回到地下。取而代之的是,它流入溪流或河流或蒸發到大氣中,最終找到通往海洋的道路。
其他研究表明,許多含水層(自然地下湖泊已經在數百萬年內建立水)正在乾燥。當提取水時,地面往往會緊湊,一旦耗盡,含水層通常永遠無法像以前那樣存儲那麼多的水 - 有點像是失去海綿狀的海綿。
這項新的研究表明,美國糧食供應可能容易受到灌溉農業的快速地下水枯竭的影響。
這項研究,今天在期刊上詳細介紹國家科學院論文集繪製最高的分辨率圖片,即在加利福尼亞州中部山谷中的地下水耗竭方式以及美國中部研究人員的高平原如何變化,儘管他們認為灌溉農業可能在某些方面可能是不可持續的,但這些信息將在這些地區提供更多可持續的水。
德克薩斯大學奧斯汀經濟地質局的高級研究科學家,研究的主要作者布里奇特·斯坎倫(Bridget Scanlon)說:“我們已經看到了這兩個領域的變化。” “我們看到高平原的農村人口減少。城市化的增加正在取代中部山谷中的農場。在乾旱期間,一些農民被迫耕種土地。這些趨勢只會隨著水的稀缺性問題變得更加嚴重而加速。”
這項新研究的三個結果尤其引人注目:首先,在2006年至2009年在加利福尼亞州中央山谷的最新乾旱期間,南部的農民耗盡了足夠的地下水,以填補該國最大的人造水庫,拉斯維加斯附近的米德湖米德湖(Lake Mead)靠近拉斯維加斯(Las Vegas),這是當前訴訟費率不高的地下水deptertion的水平。其次,高平原的地下水耗盡的三分之一發生在土地面積的4%。第三,研究人員預測,如果當前趨勢繼續在南部高平原的某些地區,這些部分目前支持灌溉農業,主要是在得克薩斯州的潘漢德爾和堪薩斯州西部,將在幾十年之內無法這樣做。
加利福尼亞的中央山谷有時被稱為美國的“水果和蔬菜籃”。從德克薩斯州西北部到懷俄明州南部和南達科他州的高平原有時被稱為該國的“穀物籃”。總之,這兩個地區在2007年生產了價值560億美元的農產品,這佔了美國大部分糧食生產。它們還占美國所有地下水耗盡的一半,主要是由於灌溉作物。
在20世紀初期,加利福尼亞中央山谷的農民開始抽水地下水以灌溉農作物。隨著時間的流逝,地下水在某些地方下降了多達400英尺。從1930年代到70年代,州和聯邦機構建立了一個水壩,水庫和運河系統,將水從相對水富的北部傳遞到非常乾燥的南部。從那時起,某些地區的地下水水平上升了多達300英尺。在高平原上,農民在1930年代和40年代首次開始大規模的地下水灌溉;但是,灌溉對1950年代的干旱大大擴展。從那時起,那裡的地下水層在某些地方穩步下降,超過150英尺。
美國地質調查局和法國雷恩大學的Scanlon及其同事使用了數千井的水位記錄,數據NASA的寬限期衛星和計算機模型研究了兩個區域的地下水耗竭。
寬限期衛星監視著地球重力場的變化,這些變化主要由儲水的變化控制。大學空間研究中心主任拜倫·塔普利(Byron Tapley)領導了格蕾絲衛星(Grace Satellites)的發展,該衛星最近慶祝了他們成立10週年。
Scanlon和她的同事提出了幾種方法,使中央山谷的灌溉農業更可持續性:替換洪水灌溉系統(在大約一半的農作物上使用),並使用更有效的灑水和滴水系統,並擴展地下水庫的實踐 - 在同一天然含水層中儲存地面上的地表水,以儲存地面水,以供需進行灌溉。目前,地下水銀行在加利福尼亞州存儲2至3立方公里的水,類似於或大於該州許多大型地表水庫的存儲能力。地下水銀行為傍晚的供水提供了一種寶貴的方法,從乾旱到洪水。
由於各種原因,Scanlon和其他專家認為這些或其他工程方法不會在高平原上解決該問題。當地下水水平太低而無法支撐某些地區的灌溉農業時,那裡的農民將被迫從玉米等灌溉農作物轉變為諸如高粱等未灌溉農作物或牧場。過渡可能在經濟上具有挑戰性,因為未灌溉的農作物產生了灌溉作物的產量的一半,並且更容易受到干旱的影響。
Scanlon說:“在南部大部分平原的大部分地區基本上是灌溉的農業是不可持續的。”