Em um lugar como Delaware, onde chove com freqüência, a água é um recurso renovável. Os processos naturais irão repor a água que está sendo usada ou consumida. Em uma área onde a chuva não é tão abundante, como a Península Arábica, Contudo, é crucial ter um controle sobre a quantidade de água boa disponível sob o deserto árido no que são conhecidos como aquíferos fósseis - aquíferos que armazenam água mais velha.

Neil Sturchio da Universidade de Delaware, professor do Departamento de Ciências da Terra no College of Earth da UD, Oceano e Meio Ambiente, com colegas de várias outras instituições, co-escreveu um artigo no Journal of Hydrology que avaliou a idade, origem e sustentabilidade dos aqüíferos fósseis do Mega Aquifer System (MAS) da Península Arábica.

O MAS está na base da maioria dos vastos desertos da Península Arábica e é um dos maiores sistemas de aqüíferos do mundo árido, ocupando território na Arábia Saudita, Iraque, Jordânia, Omã, Iêmen e Emirados Árabes Unidos.

Sturchio conduziu estudos geoquímicos e isotópicos que ajudaram a determinar a qualidade e idade da água, que mostrou como a idade se relaciona com a hidrologia e a história do aquífero.

As medições isotópicas são ferramentas poderosas para rastrear a fonte de umidade de um aquífero e o tempo de residência e o caminho do fluxo da água subterrânea, especialmente quando usado em conjunto com modelos de fluxo numéricos que incorporam medições de elevação do lençol freático e propriedades hidráulicas do aquífero.

As razões de isótopos de hidrogênio e oxigênio da molécula de água foram usadas para rastrear sua fonte de umidade, e os isótopos radioativos carbono-14 e cloro-36 foram usados ​​para avaliar o tempo de residência subsuperficial (idade) da água.

Saber a idade da água nos aquíferos ajuda os cientistas a compreender a rapidez ou lentidão com que estão recarregando, informações vitais para o gerenciamento sustentável do uso da água.

Sturchio disse que este estudo foi importante porque esta área do mundo não teve muitos modernos, investigações de ponta conduzidas para mostrar como gerenciar seus recursos de forma eficaz.

"A população deles está crescendo, então eles estão enfrentando todos os problemas usuais que acompanham a existência de muitas pessoas e a água está se tornando cada vez mais um problema, "disse Sturchio.

Fóssil lençol freático

Embora grande parte da paisagem da Península Arábica receba menos de 25 milímetros de chuva por ano, em períodos climáticos anteriores mais úmidos, essas áreas receberam maiores quantidades de precipitação, o que ajudou a recarregar seus aquíferos.

Esta água subterrânea é agora considerada fóssil, mas em áreas do MAS que recebem maiores quantidades de precipitação - principalmente as áreas montanhosas na seção sul do MAS que está subjacente ao deserto Rub Al Khali (RAK) - a água mais velha se mistura com a nova, à medida que os aqüíferos recebem recarga moderna da precipitação.

Ao contrário da porção sul do MAS, que nos níveis atuais de extração de água pode ser usado para o desenvolvimento de uma agricultura sustentável na Arábia Saudita, as seções central e norte do MAS estão sendo excessivamente exploradas quando se trata de extração de água subterrânea.

Porque eles estão mostrando sinais de sério declínio nos níveis de água, é importante determinar a idade da água para mostrar a rapidez com que os aqüíferos estão se reabastecendo. Isso ajudará a identificar locais e desenvolver cenários pelos quais os recursos podem ser gerenciados de maneira sustentável.

Detectando água remotamente

Além das medições químicas e isotópicas usuais que ajudam a datar a água e informar sobre a qualidade da água, os pesquisadores usaram observações da missão de satélite Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) que foi lançada em 2002 pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço dos Estados Unidos (NASA) e o Centro Aeroespacial Alemão para ajudar a medir os níveis de água nos aquíferos.

Os satélites GRACE mapeiam as variações no campo de gravidade global da Terra em uma base mensal. Usando os dados dos satélites, pesquisadores foram capazes de obter cálculos de balanço hídrico, detectar a variabilidade do armazenamento de água nas bacias e discernir as taxas de recarga e descarga dos aquíferos.

"Ano após ano, você pode comparar as medidas de gravidade em uma determinada área e ver como elas estão mudando. Todas as coisas sendo iguais, a maior parte da mudança na gravidade é devido à adição ou subtração de água, porque nada mais está realmente mudando tanto. As pedras estão apenas sentadas lá, "disse Sturchio." Esses satélites de gravidade são sensíveis à mudança no volume da água subterrânea. Se você está bombeando muito rápido, você verá que a quantidade de água subterrânea está diminuindo gradualmente. "

Além da GRAÇA, os pesquisadores também utilizaram dados de medições de precipitação baseadas em satélite e conduziram investigações de campo sobre o sistema aqüífero RAK.

Água de viagem

Esta combinação de sensoriamento remoto, investigações geoquímicas e de campo também foram utilizadas para determinar a origem da água, bem como a qualidade da água.

Eles olharam para o caminho que a água segue para chegar a certos aqüíferos e descobriram que a maior parte da água segue um sistema de drenagem de oeste para leste, coleta de precipitação sobre as colinas do Mar Vermelho e fluindo através da Península Arábica.

"Pudemos ver que a maior parte da água sob o deserto vem das montanhas na parte ocidental da Arábia Saudita e na parte sudoeste da Península Arábica, "disse Sturchio.

A água subterrânea que está localizada mais longe na porção oriental do deserto é mais antiga e isotopicamente diferente do que a água subterrânea mais próxima das colinas do Mar Vermelho, o que indica que foi depositado nas colinas sob diferentes condições climáticas, muitos anos atrás, durante a época do Pleistoceno, um período de tempo que começou há cerca de 2,6 milhões de anos.

É também mais salgado e impróprio para beber e para fins agrícolas. A água subterrânea se origina nas montanhas por meio da recarga de precipitação, em seguida, passa por formações rochosas de sal, tornando a água dos aquíferos salgada.

"É mais salgado que a água do mar, e não pode ser usado para nada nesse caso, "disse Sturchio, que acrescentou que a idade da água na parte oriental da Península Arábica tem cerca de um milhão de anos ou mais.

Recomendações de sustentabilidade

Depois de determinar a idade e a origem dos aqüíferos fósseis, os pesquisadores puderam fazer recomendações sobre a sustentabilidade dos recursos hídricos subterrâneos.

Nas seções central e norte do MAS, a extração sustentável de água pode ser alcançada com a safra atual e os arranjos de irrigação reduzindo a extração anual e mantendo-a mais alinhada com a taxa na qual está sendo parcialmente reposta pela precipitação. Outra opção seria substituir as lavouras intensivas em água, como trigo e alfafa, que estão sendo cultivadas na área com culturas que economizam água, como batata ou beterraba sacarina.

Nos níveis atuais de extração, as partes do sul do MAS podem ser usadas para o desenvolvimento da agricultura sustentável na Arábia Saudita e fornecer um modelo replicável e de baixo custo para a área.