Pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego relatam em um novo estudo uma maneira de melhorar o monitoramento das águas subterrâneas usando uma tecnologia de sensoriamento remoto (conhecida como InSAR), em conjunto com dados de clima e cobertura do solo, para preencher lacunas na compreensão da água subterrânea sustentável no vale de San Joaquin, na Califórnia.

Seu trabalho pode ser revolucionário para o gerenciamento do uso de água subterrânea em regiões agrícolas em todo o mundo, visto que o monitoramento e a gestão das águas subterrâneas têm sido notoriamente difíceis de realizar devido à falta de dados confiáveis.

O InSAR (radar interferométrico de abertura sintética) baseado em satélite é usado para fazer mapas de alta resolução do movimento da superfície da terra no espaço e no tempo, incluindo medição de subsidência (ou afundamento). A subsidência pode ocorrer quando grandes quantidades de água subterrânea são removidas de depósitos subterrâneos, chamados de aquíferos.

O estudo, publicado no jornal Cartas de Pesquisa Ambiental , aproveitou a resolução em escala incrivelmente fina do InSAR para avaliar os padrões de subsidência de acordo com o tipo de cultura, revelando resultados surpreendentes. Por exemplo, apesar de relatos de alto consumo de água por safras de frutas e nozes na Califórnia, os tipos de cultura com as maiores taxas de subsidência, e, por associação, as maiores taxas de uso de água subterrânea, eram culturas de campo, como milho e soja, seguido por pastagens como alfafa, colheitas de caminhões como tomates, e por fim, safras de frutas e nozes, como amêndoas e uvas.

"Nossa hipótese inicial era que as safras de frutas e nozes estariam associadas a algumas das maiores taxas de subsidência, mas encontramos o oposto, "disse o autor principal do estudo, Morgan Levy, um professor assistente com uma nomeação conjunta com Scripps Institution of Oceanography e School of Global Policy and Strategy da UC San Diego.

Como o deslocamento é uma resposta à mudança de armazenamento de água subterrânea em locais com geologia variável, solos e vegetação, a interpretação do InSAR varia entre os locais, ao contrário das medições de satélite do clima que têm a mesma interpretação em qualquer local. Portanto, O InSAR deve ser combinado com outras fontes de dados geofísicos para obter uma visão específica do local sobre o uso da água subterrânea.

Ao combinar InSAR com outros conjuntos de dados de superfície terrestre, incluindo cobertura da terra, evapotranspiração potencial (uma medida da demanda de água da planta), e a localização das redes de abastecimento de água de superfície, Pesquisadores da UC San Diego descobriram que entre 2015 e 2017, afundamento ocorreu em taxas muito mais altas em terras cultivadas irrigadas em comparação com terras não desenvolvidas, e em anos de superfície seca com limitação de água em relação aos anos úmidos.

Durante o período de estudo, havia uma mediana de 272 milímetros (ou 16 polegadas) de subsidência cumulativa total para culturas agrícolas (como milho e soja), e uma taxa de subsidência de ano de água seca de 131 milímetros (5 polegadas) por ano. Para safras de frutas e nozes, (como amêndoas e uvas) houve uma média de 62 milímetros (2,5 polegadas) de subsidência total durante o período de estudo, e uma taxa de subsidência de ano de água seca de 31 milímetros (1 polegada) por ano.

"O resultado pode ser explicado por duas coisas. Primeiro, em média, frutas e nozes requerem menos água fisiologicamente, em comparação com as culturas de campo e pastagem. Segundo, lavouras de campos e pastagens tendem a usar métodos de irrigação que são menos eficientes e de maior volume do que aqueles usados ​​por safras de frutas e nozes, "Levy disse." No entanto, frutas e nozes ainda podem consumir maiores volumes totais de água porque ocupam mais área de terra, mesmo que a intensidade do uso de água subterrânea seja menor. "

Os métodos e resultados desta pesquisa podem ser usados ​​para apoiar o esforço contínuo do estado para prevenir o cheque especial dos aqüíferos subterrâneos. A água subterrânea é um recurso crítico tanto nacional quanto globalmente:nos EUA, a água subterrânea é uma fonte de água potável para cerca de metade da população, e constitui a maior fonte de água de irrigação para a agricultura. A irrigação é responsável por aproximadamente 70 por cento das retiradas totais de água subterrânea dos EUA, e a Califórnia tem as taxas mais altas de bombeamento de água subterrânea do país.

"Nossas descobertas indicam que, no Vale Central, os custos e benefícios da transição das safras de campo para as safras de frutas e nozes nos últimos anos são mais complexos do que normalmente se supõe, "Levy acrescentou." Nossos resultados sugerem a possibilidade de que as transições para o cultivo de frutas e nozes sejam desejáveis, pelo menos de uma perspectiva de sustentabilidade da água subterrânea, embora mais pesquisas sejam necessárias para confirmar isso. "

Potencial global para avançar no monitoramento e gerenciamento de águas subterrâneas

A Califórnia é um exemplo de clima semi-árido e dependente de irrigação para a agricultura. Esforços coordenados da equipe de cientistas climáticos e geofísicos da UC San Diego para vincular a subsidência, uso de águas subterrâneas e superficiais, e os dados de produção de safras em escalas de tempo e espaço comparáveis ​​têm um enorme potencial para avançar no monitoramento e gerenciamento de águas subterrâneas em regiões agrícolas em outras partes do mundo, disseram os autores.

No Vale de San Joaquin durante os anos chuvosos, os agricultores podem receber até 100 por cento de suas alocações de água de superfície, enquanto em anos extremamente secos, eles podem não receber nenhum. Quando o abastecimento de água de superfície não está disponível, fazendeiros extraem água subterrânea. Assim, as águas subterrâneas tornaram-se cada vez mais importantes sob as mudanças climáticas, visto que a Califórnia e muitas partes do mundo experimentaram escassez de água de superfície. Contudo, bombeamento excessivo ocorre, mesmo em anos relativamente úmidos. E, os aquíferos podem acabar.

Em 2014, A Califórnia aprovou uma legislação exigindo um processo gradual, mudança liderada localmente para o uso sustentável da água subterrânea - o recurso do qual dependem 85% de sua população e grande parte de sua indústria agrícola de US $ 50 bilhões. Os dados do InSAR podem ser essenciais para os esforços do estado em realizar monitoramento e gestão eficazes em resposta às mudanças climáticas.

Embora a legislação tenha incentivado as agências locais a começar a usar o InSAR para documentar o afundamento de terras, usos de InSAR para monitoramento direto do uso de água subterrânea estão no início de seu desenvolvimento. Os esforços de pesquisa da UC San Diego fornecem um exemplo de como os gestores de água podem usar fontes de dados de satélite, incluindo InSAR, para monitorar diretamente as relações locais entre subsidência, bombeamento de água subterrânea e portfólios de safras.

"A promessa do InSAR está em nossa capacidade de combiná-lo com outras fontes de dados geofísicos e sociais para responder a questões relevantes para as políticas de água, "Levy e co-autores escreveram." Fornecemos uma prévia do poder dessa síntese, demonstrando que os padrões espaciais de subsidência e sua relação com o cultivo agrícola e a demanda de água associada são claros e robustos. "

Eles concluíram, "Nossas descobertas sugerem que as alavancas de políticas que apoiam a gestão sustentável das águas subterrâneas podem se beneficiar da consideração da intensidade do uso da água subterrânea na seleção de culturas, não apenas a sustentabilidade difícil de definir dos volumes de extração de água subterrânea sobre os limites do aquífero de água subterrânea que permanecem incertos e que são caros para delinear. "