دانشمندان آب شیرین ایالات متحده را برای چندین دهه ردیابی کردند - یک یافته زنگ خطر را به صدا درآورد

یک دانشمند ناسا و دیگر کارشناسان به نیوزویک گفتند که کاهش آب های زیرزمینی می تواند "ظرفیت ملی تولید غذا" و آینده کشاورزی در جنوب غربی ایالات متحده را تهدید کند.

مری مایکل اونیل، دانشمند تحقیقاتی در ناسا، نویسنده اصلی مطالعه سپتامبر در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) است که نشان می‌دهد سفره‌های زیرزمینی - لایه‌های سنگی که آب را به عنوان منبع کلیدی آب شیرین نگه می‌دارند - در جنوب غربی ایالات متحده "سریع‌تر از شارژ مجدد" تخلیه می‌شوند.

مطالعه اخیر روند ذخیره‌سازی آب زمینی جهانی (TWS) را از آوریل 2002 تا نوامبر 2025 با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای ناسا ارزیابی کرد. TWS به تمام آب های موجود در سطح زمین و زیر سطح، از جمله رطوبت خاک سطحی، رطوبت خاک ناحیه ریشه، آب های زیرزمینی، برف، یخ، آب ذخیره شده در پوشش گیاهی، رودخانه ها و آب های دریاچه اشاره دارد.

اونیل به نیوزویک گفت که سفره‌های زیرزمینی در جنوب غربی ایالات متحده مدت‌هاست که به‌عنوان «تخلیه ناپایدار» ثبت شده‌اند، و یافته‌های آخرین مطالعه با دهه‌ها تحقیق قبلی که نشان می‌دهد «این سفره‌ها سریع‌تر از شارژ شدن مجددشان تخلیه می‌شوند، مطابقت دارد».

دانشمند ناسا هشدار داد: «تداوم کاهش با این سرعت ها، حیات بلندمدت کشاورزی آبی در این مناطق، همراه با اقتصاد روستایی و تولید مواد غذایی که به آنها وابسته است، تهدید می کند و کشاورزان را به سمت چاه های عمیق تر و پرهزینه تر سوق می دهد».

نکته اصلی این مطالعه این است که «فعالیت‌های انسانی، به‌ویژه آبیاری و پمپاژ آب‌های زیرزمینی، یک محرک قابل اندازه‌گیری و فراگیر برای تغییر ذخیره‌سازی آب در سراسر جهان هستند» و «اونیل» گفت: «شدیدترین تلفات اغلب محلی‌تر از قبل هستند و روش‌های خشن‌تر می‌توانستند آن را تشخیص دهند.

آزمایش بازیابی جاذبه و آب و هوای ناسا (GRACE) و جانشین بعدی آن (GRACE-FO) از داده‌های ماهواره‌ای دقیق برای تعیین کمیت تغییرات کوچک در میدان گرانش زمین استفاده می‌کنند که از آن می‌توان توزیع مجدد جرم در جو، اقیانوس‌ها و قاره‌ها را استنباط کرد. مطالعه اخیر از یک روش نوآورانه پردازش GRACE/FO برای اصلاح فضایی روندهای جهانی TWS استفاده کرد.

اونیل به نیوزویک گفت: "روش ما دقت فضایی را اضافه می کند، زیرا می توانیم تلفات را در بخش های خاصی از سفره های زیرزمینی محلی سازی کنیم. این دقت می تواند به نظارت و مدیریت مستقیم کمک کند، اما این نتیجه گیری اساسی را تغییر نمی دهد که استفاده از آب های زیرزمینی کنونی در این مناطق طولانی مدت پایدار نیست."

اونیل گفت که در سطح جهانی، کاهش آب زیرزمینی "شدیدتر و موضعی تر از تخمین های گرانشی قبلی است" و افزود که "این اثر تضعیف سیگنال از نظر مکانی متفاوت است."

ارزیابی‌های قبلی و روش‌های پردازش داده‌های سفره‌های زیرزمینی در دره مرکزی کالیفرنیا و دشت‌های بالا، نرخ تخلیه را گزارش کردند که به طور کلی با نتایج مطالعه اخیر موافق بود، «اگرچه نرخ‌های ما کمی بالاتر بود»، اونیل گفت، «در عوض، ما دقیق‌تر نشان می‌دهیم که تخلیه که قبلا از آن می‌دانستیم متمرکز است.»

اونیل گفت: یکی از نتایج قابل توجه این مطالعه که مختص ایالات متحده است این است که زمین های مجهز به آبیاری آب های زیرزمینی از نظر آماری قوی ترین تأثیر نسبی را بر روند ذخیره آب در آمریکای شمالی غیرقطبی داشتند و توضیح داد که "این از 10 متغیر آزمایش شده است، پنج متغیر استفاده از زمین و آب انسان و پنج نشان دهنده روند آب و هوا و بارش است."

وی خاطرنشان کرد: «این می‌تواند به این معنا باشد که پمپاژ آب زیرزمینی برای کشاورزی در ایالات متحده محرک قوی‌تری برای از دست دادن ذخیره‌سازی طولانی‌مدت آب شیرین حتی نسبت به بارش است.»

اونیل با اشاره به اینکه این مناطق سهم بزرگی از تولید، غلات و خوراک دام ایالات متحده را تامین می کنند، هشدار داد که کاهش پایدار آبخوان در مناطق عمده کشاورزی ایالات متحده، مانند دره مرکزی و دشت های بالا، خطرات متعددی را به همراه دارد.

وی توضیح داد که "تداوم کاهش ظرفیت تولید غذای ملی را تهدید می کند و می تواند تولیدات کشاورزی و فعالیت های اقتصادی مرتبط با آن را به سمت مناطق دیگر یا واردات سوق دهد. کاهش سطح آب همچنین هزینه های پمپاژ را افزایش می دهد که سودآوری مزرعه را کاهش می دهد و می تواند تجمیع یا ترک عملیات های کوچکتر را تسریع بخشد."

در مناطقی مانند دره مرکزی، کاهش مداوم آب های زیرزمینی نیز با فرونشست زمین مرتبط است، که می تواند به کانال ها، جاده ها و سایر زیرساخت ها آسیب برساند و به طور دائم ظرفیت ذخیره سازی آبخوان را در آینده کاهش دهد. دانشمند ناسا گفت که تخلیه مداوم آسیب‌پذیری کشور را در برابر خشکسالی افزایش می‌دهد، «از آنجایی که آب‌های زیرزمینی در طول سال‌های خشک به‌عنوان حائل عمل می‌کنند و با کاهش سریع‌تر سفره‌های زیرزمینی نسبت به شارژ مجدد، این حائل کوچک می‌شود».

Eric Purnell بنیانگذار و مدیر عامل BlueServ Technologies و خالق Mirante است، پلتفرمی که به شرکت های آب و فاضلاب کمک می کند تا خطرات عملیاتی در حال ظهور را شناسایی کنند. پورنل نگرانی های اونیل را تکرار کرد و به نیوزویک گفت: "این یافته ها عمیقا نگران کننده هستند زیرا آب های زیرزمینی هم از کشاورزی آبی و هم از منابع آب آشامیدنی پشتیبانی می کنند."

پرنل گفت که تداوم کاهش در دره مرکزی و دشت‌های مرتفع جنوبی می‌تواند به معنای هزینه‌های پمپاژ بالاتر، آبیاری کمتر قابل اطمینان و فشار فزاینده بر جوامع روستایی باشد و افزود که "مزارع می‌توانند قبل از خالی شدن فیزیکی سفره‌های زیرزمینی با پیامدهای اقتصادی جدی مواجه شوند."

پرنل با اشاره به اینکه سال مرطوب‌تر می‌تواند فشار را کاهش دهد، اما دهه‌ها از دست دادن آب زیرزمینی را معکوس نمی‌کند، در جایی که پمپاژ دائما بیش از دوباره‌سازی است، «استفاده فعلی پایدار نیست». او خاطرنشان کرد: «هر چند خطرات محلی هستند،» و توضیح داد که «این پیش‌بینی نیست که هر آبخوان ایالات متحده خشک شود.»

Mandar Chaudhari یک مهندس زمین فضایی کامل در Land IQ است که در آنجا ابزارهای مکانی را می سازد که برای مدیریت آب کشاورزی، آبیاری و حسابداری آب استفاده می شود. چودهری به نیوزویک گفت: «من فکر می‌کنم آنچه که نگران‌کننده است این است که کشاورزی چقدر می‌تواند به آب‌های زیرزمینی وابسته باشد، به‌ویژه زمانی که آب‌های سطحی محدود است،» و خاطرنشان کرد که اگر سطح آب‌های زیرزمینی همچنان کاهش یابد، تولیدکنندگان باید با تصمیم‌های سخت‌تری در مورد «چه مقدار آب می‌توانند استفاده کنند و چه چیزی می‌توانند رشد کنند».

چودهری گفت که دانستن اینکه آب های زیرزمینی در یک منطقه بزرگ در حال کاهش است مهم است، اما یک پرورش دهنده هنوز باید سطح مصرف آب در مزارع خود را درک کند. او خاطرنشان کرد: "اگر آب به طور مداوم سریعتر از زمانی که دوباره پر می شود پمپاژ شود، حفظ آن دشوار است."

این مهندس همچنین خاطرنشان کرد که داشتن داده و امکان استفاده از آن دو چیز متفاوت است. در حالی که دسترسی به مشاهدات ماهواره‌ای، تخمین‌های آبیاری و سال‌ها سوابق تاریخی مفید است، این اطلاعات باید به گونه‌ای به مردم برسد که در واقع به آنها در تصمیم‌گیری کمک کند. او گفت: "داده های بهتر به خودی خود مشکل را حل نمی کند، اما به کشاورزان و مدیران آب نقطه شروع بهتری می دهد."

چودهری گفت که مدیریت آب های زیرزمینی هم به تصویر بزرگتر و هم به جزئیات محلی نیاز دارد. "مطالعات ماهواره ای می تواند به نشان دادن مکان ذخیره آب در طول زمان کمک کند. اما شما همچنین برای درک استفاده از آب کشاورزی و حمایت از تصمیمات در زمین به اطلاعات سطح زمین نیاز دارید. من فکر می کنم اتصال این دو جایی است که فناوری می تواند تفاوت ایجاد کند."

پورنل موافقت کرد و خاطرنشان کرد که «اندازه‌گیری بهتر، تلفات آبی را نشان می‌دهد که روش‌های ماهواره‌ای قبلی آن را هموار کردند.» با این حال، او می گوید که سیاست گذاران باید این شواهد را با نظارت محلی چاه ها و بودجه های قابل اجرا و بلندمدت آب ترکیب کنند.

پورنل می گوید کار او بر شناسایی ریسک عملیاتی قبل از تبدیل شدن به یک بحران متمرکز است. او گفت: «ما باید همین اصل را در مورد آب‌های زیرزمینی به کار ببریم تا اینکه منتظر خرابی چاه‌ها باشیم.

نیوزویک برای اظهار نظر از طریق ایمیل با هیئت های آب کالیفرنیا تماس گرفته است.

آیا داستانی مرتبط با محیط زیست برای به اشتراک گذاشتن دارید؟ از طریق life@newsweek.com به ما اطلاع دهید تا داستان شما در Newsweek نمایش داده شود.

در مورد این داستان با سردبیران نیوزویک تماس بگیرید: Sirena Bergman و Emma Lee-Sang