محققان نقشه‌برداری سفره‌های زیرزمینی را با استفاده از سنجش از دور و مدل‌های آماری برای بهبود مدیریت آب‌های زیرزمینی پیش می‌برند
آب های زیرزمینی در بسیاری از مناطق ایالات متحده و در سراسر جهان در حال کاهش است زیرا پمپاژ آب آشامیدنی و کشاورزی از توانایی طبیعت برای پر کردن سفره های زیرزمینی پیشی می گیرد. در شدیدترین موارد، این می‌تواند منجر به یک نقطه بدون بازگشت شود، جایی که ساختار فیزیکی آبخوان فرو می‌ریزد و نمی‌توان آن را دوباره پر کرد.
ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط اندرو زینین
این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:
آب های زیرزمینی در بسیاری از مناطق ایالات متحده و در سراسر جهان در حال کاهش است زیرا پمپاژ آب آشامیدنی و کشاورزی از توانایی طبیعت برای پر کردن سفره های زیرزمینی پیشی می گیرد. در شدیدترین موارد، این می‌تواند منجر به یک نقطه بدون بازگشت شود، جایی که ساختار فیزیکی آبخوان فرو می‌ریزد و نمی‌توان آن را دوباره پر کرد.
اما یک روش جدید نقشه برداری سفره های زیرزمینی می تواند ابزار بهتری برای مدیریت آنها فراهم کند.
در مطالعه‌ای که در Geophysical Research Letters منتشر شد، محققان دانشگاه تگزاس در آستین از داده‌های سنجش از دور و روش‌های آماری برای نقشه‌برداری از آبخوان شهری در نوادا استفاده کردند. هدف آنها ایجاد روشی کم‌هزینه برای اندازه‌گیری نفوذپذیری سفره‌های زیرزمینی است - به راحتی آب از میان سنگ‌ها عبور می‌کند - که می‌تواند به مدیریت آب‌های زیرزمینی کمک کند.
مارک هسه، استاد گروه زمین و علوم سیاره ای در دانشکده علوم زمین جکسون دانشگاه UT و یکی از اعضای هیئت علمی وابسته در موسسه مهندسی محاسبات و علوم محاسباتی دانشگاه اودن، گفت: "ما فکر می کنیم این یک تکنیک واقعا امیدوارکننده برای توصیف و مدیریت آبخوان است که می تواند بسیار مفید و اساسا رایگان باشد."
هنگامی که آب از یک سفره زیرزمینی پمپاژ می شود، فشار زیرزمینی را تغییر می دهد، که می تواند باعث شود که زمین روی یک سفره زیرزمینی به طور ماهرانه، چند میلی متر تا چند سانتی متر در طول ماه فرو برود. نویسنده اصلی این مطالعه، امل الغامدی، که این تحقیق را در حالی که دکترای خود را در موسسه اودن دریافت کرده بود، انجام داد، گفت که این غرق حاوی اطلاعاتی در مورد زمین شناسی زیرسطحی آبخوان است.
الغامدی، که اکنون استادیار دانشگاه نفت و مواد معدنی کینگ فهد است، می گوید: «سوال هیجان انگیز این بود که چقدر می توانیم نسبت به آن واکنش سطحی کار کنیم تا در مورد آنچه مستقیما نمی توانیم در زیر زمین ببینیم، کار کنیم.
فرونشست زمین را می توان به روش های مختلفی اندازه گیری کرد. در این مطالعه، محققان از داده‌های ماهواره‌ای InSAR در دسترس عموم و یک روش آماری مبتنی بر الگوریتم استنتاج بیزی که توسط گروه تحقیقاتی پروفسور عمر گاتاس در مؤسسه Oden توسعه یافته است، استفاده کردند.
آنها از این اطلاعات برای ایجاد یک مدل سه بعدی از چگونگی جریان آب و انتشار جانبی آن در آبخوان استفاده کردند. آنها با استفاده از مشاهدات ماهواره ای آزادانه در دسترس، طیف وسیعی از میدان های نفوذپذیری احتمالی را ترسیم کردند.
تحقیقات مدرسه جکسون بر اساس مطالعه انجام شده توسط یک گروه تحقیقاتی متفاوت است که رسانایی هیدرولیکی کلی همان آبخوان نوادا را با استفاده از داده‌های فرونشست از مانیتورهای GPS محاسبه کرده است.
در حالی که آن تحقیق یک مطالعه کلی از رسانایی هیدرولیکی آبخوان ارائه کرد، معیاری که با نفوذپذیری مرتبط است، تغییرات فضایی در نقشه‌های مدرسه جکسون نمای دقیق‌تری از چگونگی تغییر نفوذپذیری در مکان‌های مختلف در سراسر آبخوان ارائه می‌دهد.
درک نفوذپذیری به مدیران آب بینشی در مورد چگونگی جریان آب در زیر زمین می دهد و می تواند به آنها در مدیریت پایدار یک سفره آب کمک کند.
این نقشه‌ها تغییرات نفوذپذیری در سراسر آبخوان را برجسته می‌کنند، از جمله نشان دادن یک کانال با نفوذپذیری بالا در انتهای جنوبی آبخوان و منطقه‌ای با نفوذپذیری کم که تحقیقات قبلی آن را به عنوان یک گسل زمین‌شناسی فرض کرده‌اند.
علاوه بر این، محققان نقشه‌های نفوذپذیری تولید شده با استفاده از داده‌های GPS از مطالعه قبلی، داده‌های InSAR و ترکیبی از این دو را مقایسه کردند. آنها دریافتند که داده‌های با وضوح بالا از یک نقشه InSAR اطلاعات دقیق‌تر و دقیق‌تری نسبت به چندین قرائت GPS در طول زمان، حداقل در این مکان ارائه می‌دهند.
سال گذشته، ناسا ماهواره جدید NISAR را به همراه سازمان تحقیقات فضایی هند برای نظارت بر فرآیندهای آب و زمین از جمله تغییر پوشش گیاهی، تغییرات سطح دریا و حرکت آب های زیرزمینی به فضا پرتاب کرد.
Jingyi "Ann" Chen، یکی از نویسندگان این مقاله، دانشیار دپارتمان مهندسی هوافضا و مکانیک مهندسی دانشگاه UT، گفت که این داده ها را می توان برای ردیابی فرونشست ناشی از پمپاژ آبخوان و استنتاج در مورد نفوذپذیری و سایر ویژگی های بالقوه زمین زیر استفاده کرد.
چن گفت: "این هیجان انگیز است زیرا ماهواره NISAR در یک چرخه تکرار کوتاه 12 روزه و در طول موج های طولانی تر عمل می کند که می تواند از طریق پوشش گیاهی همتا شود." این به ما امکان می دهد اندازه گیری های تغییر شکل را با کیفیت بسیار بهبود یافته در حوضه های کشاورزی که به شدت به پمپاژ آب های زیرزمینی متکی هستند، بازیابی کنیم.
امل الغامدی و همکاران، پیشبرد خصوصیات آبخوان از طریق ادغام ژئودزی ماهواره، ژئومکانیک، و استنتاج بیزی، نامه تحقیقات ژئوفیزیک (2026). DOI: 10.1029/2025gl117023
اطلاعات مجله: نامه تحقیقات ژئوفیزیک
کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →
فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →
متن اصلی (انگلیسی)
Researchers advance aquifer mapping using remote sensing and statistical models to improve groundwater management
Groundwater in many areas of the U.S. and across the globe is being depleted as pumping for drinking water and agriculture outpaces nature's ability to refill aquifers. In the most severe cases, this could lead to a point of no return, where an aquifer's physical structure collapses and it cannot be refilled.