Pesquisadores de Stanford e da Universidade de Calgary transformaram pulsos de corrente elétrica enviados 1, 000 pés de profundidade em uma imagem de onde a água do mar se infiltrou nos aquíferos de água doce ao longo da costa da Baía de Monterey.

As evidências, que será publicado em uma próxima edição da Journal of Hydrology mas estão disponíveis online agora, ajudam a explicar os fatores que controlam esse fenômeno, chamada de intrusão de água salgada, e poderia ajudar a melhorar os modelos de água subterrânea que os gestores locais de água usam para tomar decisões sobre o bombeamento de água subterrânea para atender às necessidades de consumo de água ou agricultura.

"A esperança é que os gestores locais de água possam usar essas descobertas para identificar melhor as regiões mais afetadas pela intrusão de água salgada, onde as práticas de gestão direcionadas podem ser implementadas de forma mais eficaz, "disse a co-autora do estudo, Meredith Goebel, candidato a doutorado na Escola da Terra de Stanford, Energia e Ciências Ambientais.

Conselheiro de graduação de Goebel, Rosemary Knight, é especializada na adaptação de ferramentas de imagem geofísica para monitorar e gerenciar recursos de água doce. "Da mesma forma que a imagem médica revolucionou a abordagem de gestão da saúde humana, Acredito que as imagens da Terra usando métodos geofísicos podem revolucionar a abordagem de gerenciamento da saúde de nossos sistemas de água subterrânea, "disse o Cavaleiro, quem é o professor George L. Harrington em Stanford.

De acordo com as Nações Unidas, mais da metade da população mundial vive num raio de 37 milhas (60 quilômetros) da costa, e três quartos de todas as grandes cidades estão localizadas em áreas costeiras. Muitas comunidades costeiras dependem da água subterrânea para satisfazer suas necessidades de água potável e agrícola. Mas remover muito dessa água subterrânea pode mudar a pressão do fluido dos aquíferos subterrâneos, puxando a água do mar para os aquíferos costeiros e corrompendo o abastecimento de água. A intrusão de água salgada geralmente é irreversível.

ERT

Para determinar a extensão da intrusão de água salgada na região da Baía de Monterey, a equipe de pesquisa usou uma técnica de imagem geofísica chamada tomografia de resistividade elétrica (ERT) para mapear a salinidade da água subterrânea ao longo de um trecho de 28 milhas (45 quilômetros) da costa de Aptos a Monterey. ERT mede uma propriedade chamada resistividade elétrica. A água do mar é eletricamente condutora devido ao seu alto teor de sal, enquanto a água doce é eletricamente resistiva.

ERT pode fornecer uma alternativa mais barata e melhor do que o método atual usado para monitorar a intrusão de água salgada, que envolve a perfuração de poços "sentinela" em locais específicos. "Ao contrário dos poços, que fornecem informações apenas em um local, ERT oferece uma fatia bidimensional completa com cobertura espacial que não é possível com poços, "Knight disse.

Os poços sentinela também são caros:quatro dos poços usados ​​para monitorar a intrusão de água salgada ao longo da Baía de Monterey custaram quase US $ 1 milhão para perfurar. Em contraste, a pesquisa da equipe de Stanford custou aproximadamente US $ 200, 000

As pesquisas ERT também podem ser repetidas no mesmo local para observar as mudanças ao longo do tempo, disse o co-autor do estudo Adam Pidlisecky, quem é o diretor de pesquisa da Aranz Geo. "Observar as diferenças ao longo do tempo pode muitas vezes ser mais útil do que tentar entender uma única imagem, "disse Pidlisecky, que conduziu a pesquisa enquanto estava na Universidade de Calgary, no Canadá.

Dica de telefone

Para Knight, o estudo, que é o mais longo e profundo de seu tipo, representa o culminar de uma experiência ambiciosa que começou com uma dica por telefone há seis anos. "Um hidrólogo que trabalha na área de Monterey me disse que havia muito interesse no que está acontecendo com a intrusão de água salgada ao longo da costa e sugeriu que poderia ser um projeto interessante para o meu grupo, "disse o Cavaleiro, que também é afiliado ao Stanford Woods Institute for the Environment.

Quando Knight contatou as autoridades locais da cidade para obter permissão para iniciar sua pesquisa, alguns deles não conseguiam acreditar no que ouviam. "A resposta de alguém para mim foi, 'Acabei de gastar centenas de milhares de dólares perfurando um poço, e você está me dizendo que pode fazer isso caminhando pela praia? ”, disse ela.

Garantir as licenças exigidas de cidades e proprietários de terras privados demorou quase um ano, mas no outono de 2014, a equipe estava pronta para começar sua pesquisa. Ao longo de cerca de duas semanas, pesquisadores da Universidade de Stanford e da Universidade de Calgary trabalharam com engenheiros da empresa de engenharia WorleyParsons para projetar uma longa série de cabos elétricos ao longo da praia. Os cabos foram pontuados por eletrodos de aço de 4 pés afundados na areia.

Depois que uma série de eletrodos foram colocados, a equipe bombeou pequenos pulsos de eletricidade através do fio de conexão. A corrente se espalhou abaixo do solo, e medindo a tensão entre pares de eletrodos, a equipe foi capaz de criar um mapa de resistividade da subsuperfície. Menos resistência significava mais água salgada abaixo. Assim que a equipe inspecionou uma seção da costa, retirou as estacas e repetiu o processo em outro lugar.

A pesquisa envolveu passar longas horas ao sol transportando equipamentos pesados ​​e cobrindo meticulosamente quase todo o litoral da Baía de Monterey, uma milha de cada vez, mas o esforço valeu a pena. "Esta é a primeira visão em escala regional da subsuperfície que mostra claramente o impacto da geologia na distribuição de fluidos, bem como a influência do bombeamento próximo à costa, "Pidlisecky disse." Ao longo do processo, nos conectamos ativamente com gestores de águas subterrâneas e profissionais técnicos da região, bem como o público em geral. Estamos entusiasmados em levar esse compromisso mais adiante com a publicação e compartilhamento desses resultados por meio de um portal da web 3-D interativo. "

Os dados que a equipe coletou renderam um colorido, mapa de resistividade bidimensional da costa que revela padrões complexos de intrusão de água salgada na região até uma profundidade de 1, 000 pés e destaca a interação entre a geologia e as atividades humanas que controlam a distribuição de água doce e salgada na região. Por exemplo, a equipe descobriu um corpo dinâmico, ou "lente, "de água doce perto da Marina formada através da infiltração de lagoas de escoamento de águas pluviais sobrepostas em uma área que estava sofrendo intrusão de água salgada. O mapa também mostrou que os esforços do Distrito de Gestão de Água de Pajaro para reduzir o bombeamento de água subterrânea fornecendo água reciclada para irrigantes estavam funcionando como planejado .

Keith Van Der Maaten, gerente geral do distrito de água de Marina Coast, disse que as novas descobertas podem ajudar a preencher inúmeras lacunas em seus dados de recursos hídricos subterrâneos. "O mapeamento atual da interface água doce-salgada em nossa região tem muitos problemas e é enganoso, "Van Der Maaten disse." Os dados da ERT nos ajudarão a ter uma visão mais completa para que possamos seguir em frente com nosso planejamento de abastecimento de água e esforços de sustentabilidade da água subterrânea. "

Estudo aerotransportado de acompanhamento

Uma vez que a resistividade elétrica é uma propriedade presente em todos os materiais, ERT poderia ter aplicações além do gerenciamento de água. "Sempre que o que você está tentando imaginar no subsolo tem uma resistividade diferente do material ao seu redor, você deve ser capaz de usar este método, "Goebel disse.

Knight ainda não terminou com a região da Baía de Monterey, Contudo. Sua equipe fez parceria com o distrito de água da costa marinha para conduzir um levantamento de helicóptero aerotransportado de acompanhamento que emprega uma técnica geofísica diferente para mapear a resistividade elétrica subterrânea nas áreas do interior da região.

"Em vez de apenas uma fatia, o levantamento aerotransportado nos dará centenas de fatias e nos permitirá montar uma imagem tridimensional da distribuição subterrânea de água doce, "Goebel disse.