Grundwasser Pumpen droht US-Versorgung mit Lebensmitteln

Grundwasser Erschöpfung ist seit Jahren ein wachsendes Problem im Westen, Südwesten und anderswo. Jetzt Forscher sagen, dass es die Versorgung mit Nahrungsmitteln in den Vereinigten Staaten bedrohen kann.

Das Problem ist gut dokumentiert. Eine Studie, die Anfang dieses Monats fand, dass überschüssige Abpumpen des Grundwassers verursacht Meere steigen. (Und im März eine Studie ergab, dass 4 Millionen Amerikaner durch steigende Meere bedroht sind.) Zwischen ca. 1970 und 1990 wurde durch den Bau von Staudämmen, Meeresspiegelanstieg, verursacht durch das Grundwasser Pumpen aufgehoben, das Wasser in den Stauseen zu fangen, so das Wasser also weniger Wasser auf das Meer, einige auf die aktuelle Forschung zeigt geht. Eine Studie im Jahr 2008 bestätigt diesen Effekt.

Hier ist das Ding: Grundwasser gepumpt für Bewässerung, Trinkwasser und industriellen Anwendungen nicht in der Regel landet wieder unter der Erde. Stattdessen, es fließt in Bächen oder Flüssen oder verdampft in die Atmosphäre, schließlich finden ihren Weg zum Meer.

Andere Studien haben gezeigt, dass viele Aquifere – natürliche unterirdische Seen, die aufgebaut haben Wasser in Millionen von Jahren – sind trocken gepumpt wird. Der Boden neigt zu komprimieren, wenn das Wasser extrahiert, und einmal erschöpft, oft ein Aquifer nie so viel Wasser speichern kann wie es einst – so ähnlich wie einen Schwamm, der seiner Schwammigkeit verloren hat.

Die neue Studienprojekte, die, dass die Versorgung mit Lebensmitteln US möglicherweise anfällig für schnelle Grundwasser Erschöpfung von Landwirtschaft bewässert.

Die Studie, die heute in der Fachzeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences, detailliert zeichnet die höchste Auflösung Bild noch wie Grundwasser Erschöpfung durch Zeit und Raum im kalifornischen Central Valley variiert und den High Plains der zentralen US-Forscher hoffen, dass diese Informationen mehr nachhaltigen Umgang mit Wasser in diesen Bereichen ermöglichen wird, obgleich sie denken Bewässerungslandwirtschaft in einigen Teilen nicht nachhaltig sein kann.

"Wir sehen bereits Veränderungen in beiden Bereichen", sagt Bridget Scanlon, senior Research Scientist bei der University of Texas at Austins Bureau für ökonomische Geologie und Erstautor der Studie. "Wir sehen Rückgang der Bevölkerung im ländlichen Raum in den High Plains. Zunehmende Urbanisierung ersetzt Farmen im Zentraltal. Und während der Dürre sind einige Landwirte gezwungen, ihr Land brach. Diese Trends werden nur beschleunigen, wie Wasser-Knappheit-Probleme noch verschärft."

Drei Ergebnisse der neuen Studie besonders auffällig sind: Erstens während der jüngsten Dürre im kalifornischen Central Valley, von 2006 bis 2009, erschöpft Bauern im Süden genügend Grundwasser um landesweit größte künstliche Stausee, Lake Mead in der Nähe von Las Vegas zu füllen – ein Maß an Grundwasser Erschöpfung, die mit dem derzeitigen aufladen Tempo unhaltbar ist. Zweitens kommt ein Drittel der Grundwasser Erschöpfung in den High Plains in nur 4 % der Landesfläche. Und drittens, das Forscher-Projekt, das wenn aktuelle Trends weiterhin einige Teile des südlichen High Plains, die derzeit unterstützen Landwirtschaft, hauptsächlich im Texas Panhandle und westlichen Kansas bewässerte, werden nicht in wenigen Jahrzehnten dazu.

Kalifornischen Central Valley wird manchmal genannt die Nation "Obst und Gemüse Korb." Den High Plains, der aus Nordwesten Texas nach Wyoming und South Dakota ausgeführt wird, werden manchmal genannt das Land "Kornkammer." Kombiniert, produziert diese beiden Regionen landwirtschaftliche Produkte im Wert von $ 56 Milliarden im Jahr 2007, Buchhaltung für einen Großteil der Nation Lebensmittelproduktion. Sie machen auch die Hälfte aller Grundwasser Erschöpfung in den USA, vor allem durch Bewässerung von Pflanzen.

Im frühen 20. Jahrhundert begannen Bauern im kalifornischen Central Valley Pumpen Grundwasser um ihre Felder zu bewässern. Im Laufe der Zeit sank Grundwasserstände an einigen Stellen mehr als 400 Fuß. Aus den 1930er Jahren, 70er, baute staatlichen und bundesstaatlichen Behörden ein System von Dämme, Stauseen und Kanälen übertragen von Wasser aus relativ wasserreiche Norden sehr trocken im Süden. Seitdem sind die Grundwasserstände in einigen Bereichen mehr als 300 Fuß gestiegen. In den High Plains begannen die Bauern zuerst groß angelegte Abpumpen von Grundwasser zur Bewässerung in den 1930er und 40er Jahren; aber Bewässerung erheblich erweitert, als Reaktion auf die 1950er Jahre Dürre. Seitdem zurückgegangen es die Grundwasserstände stetig, an einigen Stellen mehr als 150 Fuß.

Scanlon und ihre Kollegen an der United States Geological Survey und der Université de Rennes in Frankreich verwendet Wasserstand Datensätze aus Tausenden von Brunnen, Daten von der NASA GRACE Satelliten und Computermodelle Grundwasser Erschöpfung in den beiden Regionen zu studieren.

GRACE-Satelliten überwachen Sie Änderungen im Erdschwerefeld, die vor allem durch Schwankungen der Wasserspeicherung gesteuert werden. Byron Tapley, Direktor der Universität Zentrum für Weltraumforschung, leitete die Entwicklung von der GRACE-Satelliten, die vor kurzem ihren 10. Geburtstag gefeiert.

Scanlon und ihre Kollegen vorgeschlagen mehrere Möglichkeiten, um die Bewässerungslandwirtschaft im Zentraltal nachhaltiger zu gestalten: ersetzen Flut Bewässerung-Systeme (auf etwa die Hälfte der Pflanzen verwendet) mit effizienter bestreuen und Tropf-Systeme und die Praxis des Grundwassers banking zu erweitern – Speicherung überschüssigen Oberflächenwasser in Zeiten des Überflusses in der gleichen natürlichen Grundwasserleiter, die Grundwasser für die Bewässerung zu liefern. Grundwasser Banken lagern derzeit 2-3 Kubikkilometer Wasser in Kalifornien, ähnlich wie oder größer als Speicherkapazitäten von vielen der großen Oberfläche Wasserspeicher im Zustand. Grundwasser-Banken bieten einen wertvollen Ansatz für den Abend Wasserversorgung während Klimaextremen zwischen Dürren und Überschwemmungen.

Aus verschiedenen Gründen glaube Scanlon und andere Experten nicht, dass diese oder andere technische Ansätze löst das Problem in den High Plains. Bei Grundwasser Drop Unterstützung bewässerte Landwirtschaft in einigen Bereichen zu niedrig, werden es Landwirte gezwungen sein, von bewässerten Kulturen wie Mais nicht bewässerten Getreide wie Hirse oder Weideland zu wechseln. Der Übergang wirtschaftlich herausfordernden möglicherweise nicht bewässerten Kulturen erzeugen etwa die Hälfte den Ertrag der bewässerten Kulturen und sind weit mehr anfällig für Dürren.

"Im Grunde Bewässerungslandwirtschaft in weiten Teilen der südlichen High Plains ist nicht nachhaltig", sagte Scanlon.