Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs den ursprungliga artikeln.
När utsikterna för torkan för västra USA blir allt mörkare, uppmärksamheten vänds åter mot grundvattnet – bokstavligen, vatten som lagras i marken. Det är jordens mest utbredda och pålitliga sötvattenkälla, men det är inte obegränsat.
Brunnar som människor borrar för att få tillgång till grundvattenförsörjning nästan hälften av det vatten som används för bevattnat jordbruk i USA och förser över 100 miljoner amerikaner med dricksvatten. Tyvärr, Genomgående pumpning gör att grundvattennivåerna sjunker i vissa områden, inklusive stora delar av Kaliforniens San Joaquin Valley och Kansas High Plains.
Vi är en vattenresursingenjör med utbildning i vattenrätt och en vattenforskare och analytiker med stor data. I en nyligen genomförd studie, vi kartlade platsen och djupet för brunnar i 40 länder runt om i världen och fann att miljontals brunnar kan bli torra om grundvattennivåerna sjunker med bara några meter. Även om lösningarna varierar från plats till plats, vi tror att det som är viktigast för att skydda brunnar från att bli torra är att hantera grundvattnet på ett hållbart sätt – särskilt i länder som USA som använder mycket av det.
USA har en av de högsta nationella grundvattenanvändningshastigheterna i världen. Jasechko och Perrone, 2021, CC BY-ND
Grundvattenanvändning idag
Människor har grävt brunnar efter vatten i tusentals år. Exempel inkluderar 7, 400 år gamla brunnar i Tjeckien och Tyskland, 8, 000 år gamla brunnar i östra Medelhavet, och 10, 000 år gamla brunnar på Cypern. Idag levererar brunnar 40 procent av vattnet som används för bevattning över hela världen och förser miljarder människor med dricksvatten.
Grundvatten rinner genom små utrymmen i sediment och deras underliggande berggrund. Vid vissa tillfällen, kallade utloppsområden, grundvatten stiger till ytan, flytta in i sjöar, floder och bäckar. På andra punkter, kända som laddningsområden, vatten tränger djupt ner i marken, antingen genom nederbörd eller läckage från floder, sjöar och vattendrag.
Grundvatten kan förbli under jord i dagar till årtusenden, beroende på hur djupt det sjunker, hur lätt den rör sig genom sten runt den och hur snabbt människor pumpar den till ytan. Grafisk med tillstånd av USGS.
Grundvattenminskningar kan få många oönskade konsekvenser. Landytor sjunker när de underjordiska lerskikten packas ihop. Inträngning av havsvatten kan förorena grundvattenreserverna och göra dem för salta för att användas utan energikrävande rening. Flodvatten kan läcka ner till underjordiska akviferer, lämnar mindre vatten tillgängligt vid ytan.
Utarmning av grundvatten kan också göra att brunnar blir torra när den övre ytan av grundvattnet – känd som grundvattenytan – sjunker så långt att brunnen inte är tillräckligt djup för att nå den, lämnar brunnen bokstavligen hög och torr. Ändå tills nyligen, lite var känt om hur sårbara globala brunnar är för att torka på grund av sjunkande grundvattennivåer.
Det finns ingen global databas över brunnar, så under sex år sammanställde vi 134 unika brunnskonstruktionsdatabaser som spänner över 40 olika länder. Totalt, vi analyserade nästan 39 miljoner brunnskonstruktionsrekord, inklusive varje brunns plats, anledningen till att den byggdes och dess djup.
Våra resultat visar att brunnar är avgörande för människors försörjning – och registrering av brunnsdjup hjälpte oss att se hur sårbara brunnar är för att bli torra.
Miljontals brunnar i riskzonen
Vår analys ledde till två huvudfynd. Först, upp till 20 procent av brunnarna runt om i världen sträcker sig inte mer än 16 fot (5 meter) under vattenytan. Det betyder att dessa brunnar kommer att torka om grundvattennivåerna sjunker med bara några fot.
Andra, vi fann att nyare brunnar inte grävs nämnvärt djupare än äldre brunnar på vissa platser där grundvattennivåerna sjunker. I vissa områden, som östra New Mexico, nyare brunnar borras inte djupare än äldre brunnar eftersom de djupare bergskikten är ogenomträngliga och innehåller saltvatten. Nya brunnar är minst lika benägna att torka som äldre brunnar i dessa områden.
Brunnar håller redan på att torka på vissa platser, inklusive delar av västra USA. I tidigare studier uppskattade vi att så många som 1 av 30 brunnar gick torra i västra USA, och så många som 1 av 5 i vissa områden i den södra delen av Kaliforniens Central Valley.
Hushållen har redan slut på brunnsvatten i Central Valley och södra Arizona. Bortom sydväst, brunnar har gått torra i så olika stater som Maine, Illinois och Oregon.
Vad ska man göra när brunnen ger ut
Hur kan hushåll anpassa sig när deras brunn är torr? Här är fem strategier, som alla har nackdelar.
– Gräv en ny, djupare brunn. Detta är ett alternativ endast om färskt grundvatten finns på djupare djup. I många akviferer tenderar djupare grundvatten att vara saltare än grundare grundvatten, så djupare borrning är inte mer än en stopplösning. Och eftersom nya brunnar är dyra, detta tillvägagångssätt gynnar rikare grundvattenanvändare och väcker oro för rättvisa.
– Sälj fastigheten. Detta övervägs ofta om det inte är överkomligt att bygga en ny brunn. Att borra en ny hushållsbrunn i sydvästra USA kan kosta tiotusentals dollar. Men att sälja en fastighet som saknar tillgång till en pålitlig och bekväm vattenförsörjning kan vara utmanande.
– Avleda eller dra vatten från alternativa källor, såsom närliggande floder eller sjöar. Detta tillvägagångssätt är endast genomförbart om ytvattenresurserna inte redan är reserverade för andra användare eller för långt borta. Även om närliggande ytvatten finns tillgängligt, att behandla deras kvalitet för att göra dem säkra att dricka kan vara svårare än att behandla brunnsvatten.
– Minska vattenanvändningen för att bromsa eller stoppa grundvattennivåsänkningar. Detta kan innebära att man byter till grödor som är mindre vattenintensiva, eller anta bevattningssystem som minskar vattenförlusterna. Sådana tillvägagångssätt kan minska jordbrukarnas vinster eller kräva förhandsinvesteringar i ny teknik.
– Begränsa eller överge aktiviteter som kräver mycket vatten, såsom bevattning. Denna strategi kan vara utmanande om bevattnad mark ger högre skördar än obevattnad mark. Ny forskning tyder på att en del mark i centrala USA inte är lämplig för obevattnad "torrmarks"-odling.
Hushåll och samhällen kan vidta proaktiva åtgärder för att skydda brunnar från att bli torra. Till exempel, en av oss har ett nära samarbete med Rebecca Nelson från Melbourne Law School i Australien för att kartlägga tillstånd för uttag av grundvatten – processen att söka tillstånd att dra ut grundvatten – över hela västra USA.
Statliga och lokala myndigheter kan distribuera grundvattentillstånd på sätt som hjälper till att stabilisera fallande grundvattennivåer på lång sikt, eller på sätt som prioriterar vissa vattenanvändare. Genom att anta och genomdriva policyer som är utformade för att begränsa utarmningen av grundvatten kan du skydda brunnar från att bli torra. Även om det kan vara svårt att begränsa användningen av en så viktig resurs som vatten, vi tror att i de flesta fall, Att bara borra djupare är inte en hållbar väg framåt.
Debra Perrone är biträdande professor i miljöstudier vid University of California Santa Barbara. Scott Jasechko är biträdande professor i vattenresurser vid University of California Santa Barbara.
