За последние 20 лет в бассейне реки Колорадо исчезло столько воды, сколько содержится в озере Мид, и, по словам учёных, мы приближаемся к «критической точке», когда откачка грунтовых вод станет слишком дорогой.
Бассейн реки Колорадо обеспечивает водой около 40 миллионов человек. (Изображение предоставлено: Джордж Роуз/Getty Images)
Новые спутниковые данные показывают, что за последние несколько десятилетий в бассейне реки Колорадо было потеряно огромное количество грунтовых вод. Некоторые исследования предполагают, что эти грунтовые воды могут иссякнуть к концу века.
Но так ли это на самом деле? И если да, то что можно сделать, чтобы этого не произошло?
Несмотря на истощение грунтовых вод, маловероятно, что вода когда-либо полностью исчезнет. Однако из-за продолжающегося осушения бассейна уровень грунтовых вод может опуститься настолько, что они станут практически недоступными, сообщили эксперты Live Science.
Огромный водораздел
Река Колорадо протекает через семь штатов США (Вайоминг, Колорадо, Юта, Нью-Мексико, Невада, Аризона и Калифорния) и два мексиканских штата (Нижняя Калифорния и Сонора). Около 40 миллионов человек, в том числе жители Финикса и Лас-Вегаса, зависят от неё в плане водоснабжения. Но по мере того, как запасы этой поверхностной воды иссякали в течение последних двух десятилетий — достигая рекордно низких уровней — всё больше людей стали откачивать грунтовые воды из глубоких слоёв почвы, в основном для сельскохозяйственных нужд.
Чтобы лучше понять, сколько грунтовых вод извлекается, Джей Фамильетти, научный руководитель Инициативы по инновациям в области водных ресурсов Аризоны в Университете штата Аризона, и его коллеги обратились к данным, полученным в ходе космических миссий НАСА по восстановлению гравитации и изучению климата (GRACE) и GRACE Follow-On. Эти спутники отслеживают изменения в гравитационном поле Земли, чтобы измерить количество воды над и под землёй. В сочетании с данными о снежном покрове, поверхностных водах и влажности почвы эта информация позволяет учёным оценить, насколько истощились грунтовые воды.
По оценкам исследователей, с 2003 года из-за откачки воды из скважин из бассейна реки Колорадо было выкачано около 28 миллионов акров-футов (34 кубических километра) грунтовых вод. Это сопоставимо с объёмом озера Мид, крупнейшего водохранилища в США, которое находится за плотиной Гувера на реке Колорадо. Исследование было опубликовано 27 мая в журнале Geophysical Research Letters.
Согласно исследованию, около трёх четвертей истощения грунтовых вод происходит в нижнем бассейне реки, в основном в Аризоне, где вода выкачивается из пустынных водоносных горизонтов для орошения сельскохозяйственных угодий. В этих преимущественно сельских районах фермы обычно не подключены к муниципальным системам водоснабжения и вместо этого используют воду, выкачиваемую из скважин на территории. Поскольку скважины являются частными, зачастую не ведётся учёт количества выкачиваемой воды на муниципальном, окружном или государственном уровне.
По оценкам Фамильетти и его коллег, ежегодные потери грунтовых вод в бассейне составляют в среднем более 1,2 миллиона акров-футов (1,5 кубических километра), и если эта тенденция сохранится, это может привести к дефициту воды и ограничить производство продуктов питания.
«Мы приближаемся к критической точке, когда становится всё дороже и дороже углубляться в водоносный слой, а качество воды ухудшается», — сказал Фамильетти.
Десятки колодцев пересохли в этом районе. Разрушение водоносных горизонтов привело к проседанию грунта, и образовались трещины.
Дно формы
Райан Митчелл, главный гидролог Департамента водных ресурсов Аризоны, который не принимал участия в новом исследовании, сказал Live Science, что он приветствует результаты исследования и обеспокоен уровнем предполагаемого истощения грунтовых вод в некоторых районах. Однако он не согласен с утверждением в статье о том, что моделирование Департамента водных ресурсов Аризоны показало «полное истощение к концу века». По его словам, моделирование вообще не указывает на полное истощение грунтовых вод, не говоря уже о конце века.
По его словам, грунтовые воды не иссякнут, но ни спутниковые данные GRACE, ни измерения потребления воды не скажут нам точно, сколько воды осталось в водоносных горизонтах.
«Это почти то же самое, что если бы кто-то сказал, сколько песчинок на пляже, вы могли бы сделать некоторые предположения и догадки, но вы никогда не узнаете точное количество песчинок», — сказал Митчелл.
Бриджит Скэнлон, профессор-исследователь из Бюро экономической геологии Техасского университета в Остине, и ее команда недавно использовали данные GRACE для оценки последствий засухи в бассейне реки Колорадо. Они обнаружили схожие закономерности, выяснив, что в период с 1940-х по 1970-е годы, когда расширялось орошение, наблюдался высокий уровень использования грунтовых вод. Затем, в начале 1980-х и 1990-х годах, количество грунтовых вод восстановилось в период дождей.
По теме:Течения в Атлантическом океане ослабевают, и это может привести к изменению климата в некоторых регионах
Но с тех пор ситуация изменилась в зависимости от того, как управляются территории. В «активно управляемых районах», то есть в районах, где контролируется использование воды, уровень грунтовых вод оставался примерно на одном уровне. В этих районах грунтовые воды выкачиваются, но в зависимости от того, сколько воды выкачивается, управляющие органы могут направлять больше воды в истощённый район, чтобы она просачивалась обратно в водоносный горизонт.
В неконтролируемых районах ни одно ведомство не отслеживает, сколько грунтовых вод выкачивается, поэтому ведомства не знают, когда нужно пополнять водоносные горизонты. По словам Митчелла, высокая добыча в неконтролируемых районах приводит к общему истощению грунтовых вод.
«Мы не можем управлять тем, что не измеряем, — сказал он. — Это показывает, что если у вас есть правила, если вы внимательно следите за использованием воды и активно управляете этим процессом, то вы можете поддерживать его на устойчивом уровне».
Одно можно сказать наверняка: одних осадков, которые прекратят засуху и пополнят водоносные горизонты, будет недостаточно. Исследования показывают, что из-за сокращения количества снега и осадков, связанного с изменением климата, ожидается дальнейшее снижение уровня воды в реке Колорадо, а это значит, что будет меньше поверхностных вод для использования, меньше воды для пополнения водоносных горизонтов и больше причин для добычи воды из-под земли.
Отказ от выращивания водоемких культур, таких как люцерна, может помочь сократить истощение грунтовых вод в бассейне реки Колорадо. (Изображение предоставлено: Мори Милбрадт/Getty Images)
Бурение более глубоких скважин — одно из решений, но с этим есть проблемы, сказал Фамильетти. В какой-то момент бурение достаточно глубокой скважины, которая будет потреблять много энергии для откачки воды, обойдётся в миллионы долларов, и эта вода, скорее всего, потребует очистки.
«По мере того, как вы погружаетесь глубже в грунтовые воды, эта вода долгое время находится в контакте с почвой и камнями, поэтому она растворяет твёрдые вещества и соли», — сказал Фамильетти. Это может привести к тому, что вода станет солёной, неприятной на вкус или содержащей высокое содержание мышьяка. «А поскольку в них часто попадает сельскохозяйственная вода, они [содержат] более высокую концентрацию пестицидов и удобрений», — сказал Фамильетти.
Другой вариант — сократить потребление воды, например, изменив то, что выращивается на фермах, и отказавшись от водоёмких культур, таких как люцерна, сказал Фамильетти. «Это не может быть обычным делом, — сказал он. — Мы должны подумать о том, каковы наши приоритеты в использовании воды».
«Я беспокоюсь о завтрашнем дне так же, как и о том, что будет через 100 лет», — сказал он. «Совершенно очевидно, что нам нужно больше внимания уделять управлению подземными водами в нижнем бассейне, который в основном находится в Аризоне. Управляется только 18% территории, и за пределами этих районов происходит сильное истощение».
Все эксперты, с которыми общалась Live Science, предположили, что расширение территории, охваченной активным управлением водными ресурсами, поможет решить проблему — во-первых, за счёт отслеживания того, что и где используется, а затем за счёт попыток заменить то, что используется.
По словам Скэнлона, в рамках таких проектов воду можно доставлять из других мест. Например, это уже происходит, когда Сан-Антонио закупает воду и перекачивает её из Восточного Техаса, расположенного более чем в 150 милях (240 километрах) от города.
«Подземные воды — это исчерпаемый ресурс, — сказал Митчелл. — Вы должны иметь возможность пополнять их естественным образом или восполнять то, что вы используете. По его словам, исследование Скэнлона показывает, что «в районах с активным управлением дела обстоят хорошо, а в районах, где у нас нет какой-либо системы, дела обстоят не так хорошо».
В Аризоне был предложен законопроект о расширении территорий, находящихся под активным управлением, но аналогичные законопроекты были отклонены из-за сопротивления. Противники говорят, что ограничение использования воды не защитит существующее сельскохозяйственное использование грунтовых вод и будет препятствовать экономическому росту. Некоторые также возражают против того, что решение об использовании воды принимается на уровне штата, предпочитая более мелкие водные округа с выборными директорами на местах.