Desde a década de 1920, o bombeamento excessivo de água subterrânea em milhares de poços no vale de San Joaquin, na Califórnia, fez com que as terras em seções do vale diminuíssem, ou afundar, em até 28 pés (8,5 metros). Esta subsidência é exacerbada durante as secas, quando os agricultores dependem fortemente da água subterrânea para sustentar uma das regiões agrícolas mais produtivas do país.

A subsidência de longo prazo é uma preocupação séria e desafiadora para os gestores de água da Califórnia, colocando aquedutos estaduais e federais, diques, pontes e estradas em risco de danos. Já, a subsidência da terra danificou milhares de poços de água subterrânea públicos e privados em todo o vale de San Joaquin. Além disso, a subsidência pode reduzir permanentemente a capacidade de armazenamento de aquíferos subterrâneos, ameaçando o futuro abastecimento de água. Também é caro. Embora não haja uma estimativa abrangente dos custos de danos associados à subsidência, agências estaduais e federais de água gastaram cerca de US $ 100 milhões em reparos relacionados a subsidência desde 1960.

Para determinar até que ponto o bombeamento adicional de água subterrânea está associado à atual seca histórica da Califórnia, que começou em 2012, afetou a subsidência de terras no Vale Central, O Departamento de Recursos Hídricos da Califórnia (DWR) comissionou o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, Pasadena, Califórnia, para usar sua experiência na coleta e análise de dados de radar aerotransportado e de satélite. Um relatório inicial das descobertas do JPL (agosto de 2015) analisou dados de radar de vários sensores diferentes entre 2006 e o ​​início de 2015. Devido à contínua seca, Posteriormente, a DWR comissionou o JPL para coletar e analisar novas imagens de radar de 2015 e 2016 para atualizar o DWR no subsidência da terra.

Quanto afundando?

Vários pontos problemáticos identificados no primeiro relatório continuam a diminuir a taxas de até 2 pés (0,6 metros) por ano. A subsidência significativa foi medida em duas bacias de subsidência localizadas perto das cidades de Chowchilla, ao sul de Merced; e Corcoran, ao norte de Bakersfield. Essas tigelas cobrem centenas de milhas quadradas e continuaram a crescer e se aprofundar entre maio de 2015 e setembro de 2016. A subsidência máxima durante este período foi de quase 2 pés (0,6 metros) na área de Corcoran e cerca de 16 polegadas (41 centímetros) perto de Chowchilla . A subsidência também se intensificou perto de Tranquility, no condado de Fresno, durante o ano passado, onde a superfície da terra se estabeleceu até 20 polegadas (51 centímetros) em uma área que se estende por 7 milhas (11 quilômetros). Subsidência nessas áreas afeta aquedutos e estruturas de controle de enchentes.

Pequenas quantidades de subsidência de terra também foram identificadas no Vale do Sacramento, perto de Davis e Arbuckle. Uma pequena área observada pela primeira vez em Sierra Valley, ao norte de Lake Tahoe, mostra cerca de 6 polegadas (15 centímetros) de subsidência.

Os cientistas do JPL traçaram a história de subsidência de vários locais nas áreas mapeadas e descobriram que, para algumas áreas no Vale de San Joaquin, a subsidência diminuiu durante o inverno de 2015-16, quando a chuva correspondeu às necessidades de água das plantações.

"Embora possamos ver o efeito que a chuva tem na subsidência, sabemos que temos um déficit de água subterrânea há algum tempo, então vai demorar muito para reabastecer esses reservatórios, "disse o co-autor do relatório do JPL, Tom Farr.

A atualização do relatório também examinou a costa centro-sul da Califórnia, incluindo Ventura, Oxnard, Santa Bárbara e ao norte até o vale de San Joaquin, bem como o Vale de Santa Clara. Não encontrou grandes áreas de subsidência nessas regiões, embora uma área conhecida de subsidência no vale de Cuyama tenha sido observada para ter subsidência contínua da terra.

A coautora do relatório do JPL, Cathleen Jones, disse que ser capaz de identificar onde o afundamento está acontecendo ajuda os gestores de recursos hídricos a determinar por que isso está acontecendo.

"Se você ver uma tigela de afundamento, então algo está acontecendo no centro da tigela que está fazendo a terra afundar - por exemplo, altos níveis de bombeamento de água subterrânea, "Disse Jones." Podemos localizar pontos problemáticos para que o estado possa se concentrar nessas áreas, economizando dinheiro e recursos. Encontramos a agulha no palheiro, por assim dizer."

Como o estudo foi feito

Para obter as medidas de subsidência, Os cientistas do JPL compararam várias imagens de radar interferométrico de abertura sintética (InSAR) aerotransportado da superfície da Terra adquiridas no início de 2006 para produzir mapas que mostram como o afundamento varia no espaço e no tempo. O InSAR é usado rotineiramente para produzir mapas de deformação de superfície com precisão de aproximadamente meia polegada (nível centimétrico).

Os mapas de subsidência no novo relatório foram criados através da análise de dados de satélite do satélite Sentinel-1A da Agência Espacial Europeia de março de 2015 a setembro de 2016, e do radar de abertura sintética de veículos aéreos desabitados da NASA (UAVSAR) de março de 2015 a junho de 2016. Os novos dados complementam os dados usados ​​no relatório anterior da PALSAR do Japão (2006 a 2010), Radarsat-2 do Canadá (maio de 2014 a janeiro de 2015) e UAVSAR (julho de 2013 a março de 2015).

Como o afundamento afeta as principais rotas de abastecimento de água da Califórnia

O mapeamento de radar UAVSAR aerotransportado de alta resolução foi focado no Aqueduto da Califórnia, a artéria principal do Projeto Estadual de Água, que abastece 25 milhões de californianos e quase um milhão de acres de terras agrícolas. O aqueduto é um sistema de canais, oleodutos e túneis que transportam água por 444 milhas (715 quilômetros) dos vales de Sierra Nevada e norte / centro da Califórnia até o sul da Califórnia.

O relatório do JPL mostra que a subsidência localizada afetando diretamente o aqueduto está em andamento, com subsidência máxima da estrutura atingindo 25 polegadas (64 centímetros) perto de Avenal em Kings County. Como resultado da subsidência nesta área desde a construção inicial do aqueduto, o aqueduto pode agora transportar um fluxo reduzido de apenas 6, 650 pés cúbicos (188 metros cúbicos) por segundo - 20 por cento menos do que sua capacidade projetada de 8, 350 pés cúbicos por segundo (236 metros cúbicos por segundo). Os operadores de projetos de água devem reduzir os fluxos nas seções que afundaram para evitar o tombamento das margens de concreto do aqueduto.

DWR, que opera o Projeto Estadual de Água, está analisando se o mergulho criado por subsidência no Aqueduto da Califórnia afetará as entregas para distritos de água no condado de Kern e no sul da Califórnia. Se a alocação do Projeto Estadual de Água for 85 por cento ou mais, a entrega pode ser prejudicada este ano devido aos impactos cumulativos de subsidência na área da cidade de Avenal-Kettleman.

A nova análise da NASA também encontrou subsidência de até 22 polegadas (56 centímetros) ao longo do Canal Delta-Mendota, uma importante artéria do Projeto Vale Central (CVP), operado pelo Bureau of Reclamation dos EUA. O CVP fornece água para aproximadamente três milhões de acres de terras agrícolas e mais de dois milhões de californianos.

Também preocupante é o Bypass Eastside, um sistema projetado para transportar o fluxo de enchentes do rio San Joaquin, no condado de Fresno. O desvio passa por uma área de subsidência onde a superfície da terra baixou entre 16 e 20 polegadas (41 e 51 centímetros) desde maio de 2015, no topo de vários pés de subsidência medidos entre 2008 e 2012. DWR está trabalhando com distritos de água locais para analisar se a deformação da superfície pode interferir nos esforços de combate às inundações, particularmente quando uma pesada camada de neve da Sierra derrete nesta primavera. Um alcance de 5 milhas (8 quilômetros) do Bypass Eastside foi aumentado em 2000 por causa do afundamento, e DWR estima que pode custar na faixa de $ 250 milhões para adquirir servidões de fluxo e melhorias de dique para restaurar a capacidade de projeto da área subsidiada.

"As taxas de subsidência do Vale de San Joaquin documentadas desde 2014 pela NASA são preocupantes e insustentáveis, "disse o diretor da DWR, William Croyle." A subsidência há muito atormenta certas regiões da Califórnia. Mas as taxas atuais colocam em risco a infraestrutura que atende milhões de pessoas. O bombeamento de água subterrânea agora coloca em risco o próprio sistema que leva água ao Vale de San Joaquin. A situação é insustentável. "

A próxima missão de radar da NASA e ISRO (Organização de Pesquisa Espacial Indiana), NISAR, irá coletar dados sistematicamente sobre a Califórnia e o mundo e será ideal para medir e rastrear mudanças na subsidência da terra associada ao bombeamento de água subterrânea, bem como soerguimento associado à recarga natural e assistida de águas subterrâneas.