Vale Central da Califórnia, com as colinas acidentadas das cordilheiras da costa. Crédito:Wikimedia Commons
A disponibilidade de água de aqüíferos subterrâneos é vital para as necessidades básicas de mais de 1,5 bilhão de pessoas em todo o mundo.
Nas décadas recentes, Contudo, o bombeamento excessivo de águas subterrâneas, combinada com a seca, fez com que alguns aqüíferos perdessem permanentemente sua capacidade de armazenamento essencial.
Com a esperança de fornecer melhores ferramentas aos gestores de recursos hídricos para manter os aquíferos saudáveis, cientistas financiados pela National Science Foundation (NSF) e afiliados à Arizona State University (ASU) e ao Jet Propulsion Laboratory (JPL) estão usando a mais recente tecnologia espacial para medir este precioso recurso natural.
"Períodos de seca têm efeitos de longo prazo sobre o abastecimento de água subterrânea e criam grandes desafios para a gestão da água subterrânea, "diz Maggie Benoit, um diretor de programa na Divisão de Ciências da Terra da NSF, que financiou a pesquisa. "Agora, os cientistas estão desenvolvendo novos métodos de monitoramento dos níveis de água subterrânea usando medições da superfície da Terra baseadas em satélites, fornecendo uma imagem mais abrangente da saúde dos recursos hídricos subterrâneos de nossa nação. "
Os pesquisadores concentraram seus esforços em um dos maiores sistemas aqüíferos do mundo, localizado no Vale Central da Califórnia, medindo seu volume de água subterrânea e sua capacidade de armazenamento. Os resultados de suas descobertas foram publicados no jornal American Geophysical Union. Pesquisa de Recursos Hídricos .
Perscrutando o subsolo do espaço
O Vale Central da Califórnia é um importante centro agrícola que cobre uma área de cerca de 20, 000 milhas quadradas. Produz mais de 25 por cento da agricultura dos EUA, em um valor estimado de $ 17 bilhões por ano.
Mapa mostrando o Vale Central da Califórnia, que atravessa grande parte do estado. Crédito:Wikimedia Commons
O sistema aqüífero do Vale Central fornece água para as pessoas e áreas úmidas, fornecendo cerca de 20 por cento da demanda geral de água subterrânea dos EUA. Por causa da seca e do aumento da população humana que este aquífero atende, é considerada uma das mais destacadas do mundo.
Embora os estudos anteriores sobre os recursos hídricos e a seca tenham se concentrado principalmente em medições de baixa resolução ou em escala local da dinâmica das águas subterrâneas, a equipe de pesquisa para este estudo, que inclui os cientistas da ASU Chandrakanta Ojha, Manoochehr Shirzaei e Susanna Werth, e Donald Argus e Thomas Farr do JPL, tomou um caminho mais de alta tecnologia.
Eles usaram os recursos de coleta de dados de várias técnicas de sensoriamento remoto da Terra baseadas em satélite para obter uma visão mais consistente e de alta resolução do sistema aqüífero do Vale Central.
"Ironicamente, "diz Werth, "tivemos que ir várias centenas de quilômetros no espaço para ver o que estava acontecendo sob a superfície de nosso planeta."
Usando esses de alta tecnologia, técnicas de sensoriamento remoto, a equipe analisou dados da seca de 2007 a 2010 e mapeou todo o Vale Central da Califórnia.
"É ótimo quando podemos usar nossa alta tecnologia, Satélites em órbita terrestre para ajudar a resolver problemas do mundo real aqui mesmo na Califórnia, "acrescenta Farr.
O rio Sacramento e sua bacia hidrográfica fazem parte do Vale Central. Crédito:Wikimedia Commons
Um indicador para aquíferos em todo o mundo
A equipe mediu a subsidência da terra (quando a terra acima e ao redor de um aquífero se desloca para baixo) usando o radar de abertura sintética interferométrica (InSAR) e adicionou isso aos dados sobre os níveis de água subterrânea amostrados em milhares de poços no Vale Central.
Os pesquisadores então usaram dados da missão do satélite gêmeo da NASA, o Experimento de Recuperação da Gravidade e Clima (GRACE), para estimar a perda de água subterrânea.
"É essa combinação de literalmente terabytes de dados que nos ajudou a obter a melhor imagem do que está acontecendo abaixo da superfície, "diz o autor principal Ojha.
A equipe descobriu que, entre 2007 e 2010, houve uma queda significativa nos níveis do solo na área sul do Vale Central - quase 32 polegadas, uma diminuição que normalmente deve levar décadas.
"O cheque especial de água subterrânea em algumas partes do Vale Central alterou permanentemente as camadas de argila, causando um rápido afundamento do solo que pode ser medido por satélites de radar do espaço, "diz Shirzaei.
O resultado mais surpreendente, Contudo, é a perda permanente da capacidade de armazenamento de água no sistema aqüífero. Durante a seca de 2007 a 2010, até 2% da capacidade de armazenamento foi totalmente perdida quando o nível da água diminuiu e as camadas de argila do sistema foram compactadas permanentemente.
Vale Central, visto do espaço. Crédito:NASA
“Essa capacidade de armazenamento não pode ser recuperada por meio de recarga natural, "diz Ojha." Isso significa que durante a estação chuvosa, quando chove no Vale Central, não há espaço suficiente para armazenar a água, tornando o abastecimento de água subterrânea mais escasso durante as secas futuras. "
Novos satélites para medir os efeitos da seca
O próximo passo da equipe será focar na seca na Califórnia de 2012 a 2016, um período que foi mais prejudicial para o aquífero do Vale Central do que a seca de 2007 a 2010.
Os pesquisadores planejam integrar medições de radar com dados adicionais dos satélites GRACE Follow-On (FO) recém-lançados.
A missão GRACE FO, que foi lançado em 22 de maio deste ano, consiste em dois satélites quase idênticos que seguem um ao outro ao longo da mesma órbita. Os satélites medem continuamente a distância entre eles, que muda dependendo do campo gravitacional sobre o qual orbitam.
Como as oscilações das águas subterrâneas mudam o campo gravitacional, os cientistas podem usar os dados para mapear a localização da água subterrânea e a mudança de volume.
O trabalho não termina aí. A equipe espera estender a pesquisa ao Arizona e a outras áreas do árido sudoeste.
“Toda a região é afetada por uma longa seca, "afirma Werth, "com diferenças de gravidade, condições climáticas, geologia da água subterrânea e abordagens de gestão da água.
"Nossa esperança é que esta pesquisa permita que os tomadores de decisão gerenciem com precisão os recursos hídricos e planejem futuras alocações de água. Os gestores da água precisam saber sobre os processos irreversíveis que ocorrem e como prevenir crises futuras."
