Tempestades recordes em 2023 encheram os principais reservatórios da Califórnia até a borda, proporcionando algum alívio em uma seca que durou décadas, mas quanto dessa chuva recorde escorria para o subsolo?



Shujuan Mao, da Universidade de Stanford, e seus colegas usaram uma técnica surpreendente para responder a essa pergunta na área metropolitana da grande Los Angeles. Eles analisaram as mudanças na velocidade das ondas sísmicas que viajam pela bacia de Los Angeles, rastreando essas mudanças no espaço e no tempo entre janeiro e outubro de 2023.

Tal como Mao relatou na Reunião Anual de 2024 da Sociedade Sismológica da América (SSA), o seu estudo concluiu que os níveis das águas subterrâneas recuperaram quase completamente em profundidades muito rasas – cerca de 50 metros abaixo da superfície. No entanto, apenas cerca de 25% das águas subterrâneas perdidas nas últimas duas décadas foram reabastecidas a cerca de 300 metros e mais profundamente, provavelmente porque é mais difícil para as águas pluviais infiltrarem-se nas camadas mais profundas da terra.

"Isso significa que um único ano épico de tempestades não é suficiente para restaurar o esgotamento das águas subterrâneas acumulado durante as recentes secas. São necessários muitos mais anos chuvosos para que o aquífero profundo se recupere totalmente", disse Mao.

As águas subterrâneas contribuem com mais de 60% do abastecimento de água utilizado na Califórnia durante as condições de seca, observou ela.

Mao e os seus colegas são pioneiros na utilização de dados sísmicos para compreender os níveis das águas subterrâneas na bacia de Los Angeles, como complemento a outros métodos utilizados para medir os níveis das águas subterrâneas. O método mais tradicional envolve cavar poços, o que é caro e oferece apenas uma “medição em escala pontual”, explicou Mao. “Você não sabe qual é o nível entre dois poços, ou em outras camadas de aquíferos mais rasas ou mais profundas em relação ao seu poço.”

Mais recentemente, os investigadores têm utilizado medições de satélite para detectar pequenas alterações na deformação da superfície da Terra ou no campo gravitacional, o que funciona bem para inferir alterações no armazenamento de água subterrânea ao longo do tempo e da área. “Essas medições de superfície não poderiam nos dizer o que está acontecendo em diferentes profundidades”, disse Mao, “mas é aí que nós, como sismólogos, podemos ajudar”.

Com dados de 65 sismógrafos de banda larga da Rede Sísmica do Sul da Califórnia, os pesquisadores observaram as mudanças na velocidade de propagação das ondas sísmicas. Os dados que usaram são as vibrações sísmicas de “fundo” geradas pelos oceanos, ventos e atividade humana – e não as ondas sísmicas associadas aos terremotos.

“Essas vibrações sísmicas de fundo são contínuas, o que nos permite medir e monitorar continuamente as mudanças de velocidade sísmica”, disse Mao.

A velocidade das ondas sísmicas varia de acordo com o estado mecânico dos materiais pelos quais as ondas passam. Quando o nível das águas subterrâneas aumenta, a pressão no espaço poroso entre as rochas aumenta e as ondas sísmicas propagam-se mais lentamente através desta rocha porosa.

Os investigadores descobriram que as suas estimativas de armazenamento de água subterrânea calculadas a partir da mudança de velocidade sísmica se comparam bem com as medições de armazenamento de água subterrânea obtidas a partir de dados de poços e de satélite.

Os pesquisadores também encontraram reposição proeminente de aquíferos no Vale de San Gabriel e na Bacia de Raymond, provavelmente devido a fluxos superficiais ou subterrâneos das montanhas de San Gabriel.

A combinação de uma densa rede sísmica e uma escassez premente de água fez de Los Angeles "um lugar ideal para mostrar como os dados sísmicos existentes podem contribuir para a monitorização, compreensão e gestão dos aquíferos subterrâneos", disse Mao.

Os dados sísmicos seriam provavelmente integrados com muitos tipos de medições para produzir uma imagem abrangente da dinâmica das águas subterrâneas necessária para gerir este valioso recurso de uma forma sustentável e baseada em dados, acrescentou ela.

Mao, que será professora assistente na Universidade do Texas em Austin em agosto, disse que aplicará técnicas sísmicas em Austin para monitorar como os aquíferos naquela região respondem às operações de recarga artificial.

Fornecido pela Sociedade Sismológica da América