الگوی جدید شگفت‌انگیز از دست دادن آب‌های زیرزمینی ممکن است نقطه عطفی برای حوضه رودخانه کلرادو باشد

تحلیل جدیدی از ذخایر آب زیرزمینی در حوضه رودخانه کلرادو نشان می‌دهد که ایالت‌های غربی که تصور می‌شد در برابر خشکسالی طولانی‌مدت مقاوم هستند، ممکن است بیش از آنچه دانشمندان قبلا تصور می‌کردند آسیب‌پذیر باشند.

محققان فاش کردند که چهار ایالتی که حوضه بالایی را تشکیل می‌دهند - کلرادو، نیومکزیکو، یوتا و وایومینگ - تقریبا دو برابر آب زیرزمینی آب زیرزمینی در طول خشکسالی شدید در جنوب غربی ایالات متحده بین سال‌های 2020 و 2022 از دست دادند. استر اویدل، دانشجوی دکترای علوم زمین در ویرجینیا تک و اولین نویسنده این مطالعه، گفت: جادوها از حوضه پایینی است.

اویدله در ایمیلی به Live Science گفت: «حوضه رودخانه کلرادو بالا از نظر تاریخی انعطاف‌پذیرتر در نظر گرفته شده است، زیرا بارش‌های بیشتری را دریافت می‌کند، به ویژه بارش برف در کوه‌های راکی. من فکر می‌کنم نکته مهم این است که ما نباید تصور کنیم که حوضه بالا نسبتا انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند، صرفا به این دلیل که از لحاظ تاریخی بارندگی و ذوب برف بیشتری را دریافت کرده است.» حوضه پایین بخش هایی از نوادا، کالیفرنیا و آریزونا را در بر می گیرد.

بارش باران و برف کمتر به این معنی است که حوضه پایین به طور طبیعی تغذیه آب زیرزمینی کمتری دارد یا از منابع آبی دیگر کمتر از حوضه بالایی تغذیه می شود. اویدل گفت: علاوه بر این، حوضه پایین معمولا دارای نرخ تبخیر بالاتر و نیازهای آب قابل توجهی است، با توجه به اینکه تقریبا 30 میلیون نفر از 40 میلیون نفری که برای آب به رودخانه کلرادو وابسته هستند در حوضه پایین زندگی می کنند.

در مطالعه جدید که در 13 اکتبر در مجله Water Resources Research منتشر شد، محققان از داده‌های ماهواره‌ای و هیدرولوژیکی برای تخمین کاهش آب زیرزمینی در حوضه رودخانه کلرادو بین سال‌های 2004 تا 2023 استفاده کردند. این داده‌ها شامل اندازه‌گیری‌های آب سطحی، رطوبت خاک و ذخیره‌سازی آب برف و همچنین مشاهدات Gravity Climate Recovery و موفقیت آن بود. پیگیری.

نتایج نشان داد که کاهش آب زیرزمینی یک مشکل دائمی در حوضه رودخانه کلرادو در دو دهه گذشته بوده است، اما تلفات آن در سال 2019 تسریع شد. خشکسالی سه ساله که در سال 2020 آغاز شد، دلیل اصلی این امر است، زیرا باعث کاهش حجم برف در کوه‌های راکی، افزایش تبخیر در سطح حوضه آب و افزایش تقاضای آب در سراسر حوضه شد.

در طول خشکسالی بین سال‌های 2020 و 2022، حوضه بالایی حدود 4.2 مایل مکعب (17.5 کیلومتر مکعب) از آب زیرزمینی را از دست داد، در حالی که حوضه پایین حدود 2.3 مایل مکعب (9.4 کیلومتر مکعب) از دست داد. در مجموع، حوضه رودخانه کلرادو 14 مایل مکعب (58.3 کیلومتر مکعب) از آب زیرزمینی را از دست داد - معادل 25 میلیون آب استخرهای شنا در اندازه المپیک - در طول دوره مورد مطالعه، بین سال‌های 2004 و 2023.

اویدله گفت که مشخص نیست چرا کسری در حوضه بالا بسیار بیشتر از حوضه پایین است، اما نزدیکی حوضه بالا به کوه ها و وابستگی به آن برای تغذیه آبخوان احتمالا کمکی نکرده است. با ذوب شدن برف، مقداری از آن آب‌های زیرزمینی را پر می‌کند، بنابراین کاهش بارش برف بین سال‌های 2020 تا 2022 می‌تواند تأثیر بدی بر حوزه فوقانی داشته باشد.

اویدله گفت که حوضه بالا همچنین در دوره های مرطوب قبل از خشکسالی نسبت به حوضه پایینی تغذیه آبخوان بیشتری را ثبت کرده است، بنابراین ممکن است کاهش محسوس در طول خشکسالی با مقدار اولیه بالاتر آب زیرزمینی در حوضه بالایی مرتبط باشد.

حوضه بالا شامل بخش هایی از کلرادو، وایومینگ، یوتا و نیومکزیکو است، در حالی که حوضه پایین شامل بخش هایی از نوادا، کالیفرنیا و آریزونا است. (اعتبار تصویر: سازمان زمین شناسی ایالات متحده) سپس، محققان از روش‌های آماری پیشرفته برای کشف رابطه بین آب‌های زیرزمینی و سطحی در حوضه رودخانه کلرادو استفاده کردند. به دلیل گرم شدن کره زمین و تخصیص بیش از حد آب رودخانه کلرادو در سندی در سال 1922، جریان رودخانه اکنون 35 درصد کمتر از میانگین آن در قرن بیستم است.

بر اساس این مطالعه، کمبود آب در حوضه به سطح هشدار رسیده است و دریاچه مید و دریاچه پاول، دو بزرگترین مخازن در ایالات متحده، در ماه اوت به پایین‌ترین حد خود رسیدند.

این تیم دریافت که در حوضه بالا، سطح آب های زیرزمینی در همان جهت آب های سطحی، اما با کمی تاخیر، تکامل می یابد. این نشان می دهد که تلفات آب زیرزمینی به دلیل کمبود تغذیه و پمپاژ بیشتر سفره های زیرزمینی در دوره های خشکسالی، زمانی که سطح آب های سطحی کاهش می یابد، رخ می دهد. با این حال، در حوضه پایین، این پیوند ضعیف تر و پیچیده تر است.

نتایج نشان داد که تلفات آب‌های زیرزمینی گاهی قبل از کاهش آب‌های سطحی در طول دوره مطالعه انجام می‌شود، و این نشان می‌دهد که کاهش آب‌های زیرزمینی صرفا به تراوش کمتر آب‌های سطحی به داخل زمین یا استخراج انسان‌ها از آب‌های زیرزمینی در زمانی که آب سطحی کمتری وجود دارد، مرتبط نیست. اویدل گفت، در عوض، از آب های زیرزمینی به طور مداوم بیش از حد استفاده می شود.

او گفت: "این تمایز مهم است زیرا نشان می دهد که کاهش آب های زیرزمینی صرفا یک پاسخ مستقیم به کمبود آب های سطحی نیست." استفاده از آب انسانی، به ویژه استخراج پایدار آب های زیرزمینی نیز ممکن است نقش مهمی ایفا کند.

داستان های مرتبط

مطالعه پارادوکس خشکسالی نشان می‌دهد که گیاهان اطراف رودخانه کلرادو وقتی خیلی گرم و خشک می‌شود به آب‌های زیرزمینی تبدیل می‌شوند و جریان را به سمت حوضه‌ای که قبلا تحت فشار قرار گرفته کاهش می‌دهد.

مذاکرات رودخانه کلرادو در میان 7 ایالت متوقف شده است و آب کمیاب است. بعد چه اتفاقی می افتد؟

«در بسیاری از مکان‌ها بسیار وخیم‌تر شده است»: نقشه جدید نشان می‌دهد که انسان‌ها دقیقا کجا آب شیرین گرانبها را بر روی زمین اضافه و حذف می‌کنند.

اویدله گفت که با نگاهی به آینده، تشخیص اینکه آیا حوضه بالا به از دست دادن آب زیرزمینی بیشتر از حوضه پایین ادامه خواهد داد یا نه و این چه معنایی برای منطقه خواهد داشت، دشوار است. با این حال، آنچه واضح به نظر می رسد این است که حوضه بالایی بیش از آنچه کارشناسان تصور می کردند در برابر خشکسالی آسیب پذیر است.

اویدله گفت: «تداوم گرم شدن هوا، تغییر برف، خشکسالی طولانی مدت و افزایش تقاضای آب می تواند فشار بیشتری را بر منابع آب زیرزمینی در هر دو حوضه وارد کند. او افزود، با این حال، واکنش‌های آینده آب‌های زیرزمینی به عوامل متعددی از جمله بارش، ذوب برف، مصرف آب و تصمیم‌های مدیریتی بستگی دارد.

در سمت مدیریت، Oyedele پیشنهاد کرد که آب های زیرزمینی و سطحی را با هم به جای دو منبع مجزا بررسی کنند. آب‌های زیرزمینی به حفظ جریان رودخانه‌ها کمک می‌کنند، و رودخانه‌ها می‌توانند سفره‌های زیرزمینی را شارژ کنند - بنابراین این دو به هم مرتبط هستند. او گفت که آب های زیرزمینی اغلب به عنوان پشتیبان در طول خشکسالی عمل می کنند، اما نباید به عنوان یک ذخیره نامحدود در نظر گرفته شود.