العلماء يحاولون حل لغز اختفاء المياه الجوفية

توفر نتائجهم التحليل الأكثر شمولاً لمستويات المياه الجوفية العالمية حتى الآن وتوضح مدى انتشار استنزاف المياه الجوفية. تظهر الأبحاث أن 71% من طبقات المياه الجوفية تفقد المياه الجوفية. ويتسارع استنزاف المياه الجوفية في العديد من الأماكن: فقد تسارعت وتيرة انخفاض المياه الجوفية في الثمانينيات والتسعينيات من عام 2000 إلى الوقت الحاضر، مما يسلط الضوء على مدى تفاقم المشكلة الأليمة. ويتسارع انخفاض المياه الجوفية بمعدل ثلاث مرات تقريبًا أكثر مما يحدث بالصدفة.

حلول لتسريع الركود والتعافي

وقال المؤلف المشارك الأول سكوت جاسشكو، وهو أستاذ مشارك في كلية برين للعلوم البيئية والإدارة بالجامعة: "إن تعميق المياه الجوفية أكثر شيوعا في المناخات الأكثر جفافا، والانخفاض المتسارع للمياه الجوفية شائع بشكل خاص في الأراضي القاحلة وشبه القاحلة الصالحة للزراعة - وهو اكتشاف بديهي". "لكن الحدس شيء. واستخدام بيانات العالم الحقيقي لإثبات حدوث ذلك هو شيء آخر."

ومن ناحية أخرى، هناك أماكن استقرت فيها مستويات المياه الجوفية أو تعافت. ومن بين أنظمة طبقات المياه الجوفية التي يمتلك المؤلفون بيانات تاريخية عنها، شهد 16% منها تراجعًا في انخفاض المياه الجوفية في الثمانينيات والتسعينيات. ومع ذلك، فإن هذه الحالات تحدث فقط بمقدار نصف عدد مرات حدوثها عن طريق الصدفة. تظهر هذه الدراسة أن البشر يمكنهم تغيير الأمور من خلال الاهتمام المدروس والمركّز.

خذ توكسون، أريزونا، على سبيل المثال. تُستخدم المياه المخصصة من نهر كولورادو لتجديد طبقة المياه الجوفية في وادي أفرا القريب. يقوم المشروع بتخزين المياه للاستخدام المستقبلي. يوضح جاسشكو: "غالبًا ما يُنظر إلى المياه الجوفية على أنها الحساب البنكي للمياه". "التجديد المتعمد لطبقات المياه الجوفية يسمح لنا بتخزين المياه حتى الحاجة إليها.

يمكن للمجتمعات أن تنفق مبالغ كبيرة من المال على بناء البنية التحتية لتخزين المياه فوق سطح الأرض. ولكن إذا كانت الجيولوجيا صحيحة، فمن الممكن تخزين كميات كبيرة من المياه تحت الأرض، وهو أرخص وأقل إزعاجًا وأقل خطورة. ويمكن للمياه الجوفية المخزنة أن تفيد البيئة الإقليمية أيضًا. في الواقع، أثناء إعداد ملخص بحثي في ​​عام 2014، وجد بيروني أن طبقات المياه الجوفية تغذي ستة أضعاف المياه لكل دولار من المخزون مقارنة بالخزانات السطحية.

لقد كانت إعادة تغذية المياه الجوفية في توكسون بمثابة نعمة لطبقة المياه الجوفية المحلية. ومع ذلك، فقد تسبب ضخ المياه الجوفية في تقلص هذا النهر العظيم فوق سطح الأرض. نادرا ما يصل نهر كولورادو إلى دلتا خليج كاليفورنيا. واعترف جاسيكو بأن "هذه التدخلات في المياه الجوفية قد تكون لها تكلفة".

التدابير التنظيمية والآثار الفنية

نهج آخر هو تقليل الطلب. وأوضح بيروني أن هذا غالبًا ما يتضمن لوائح وتصاريح ورسوم لاستخدام المياه الجوفية. ولتحقيق هذه الغاية، تقوم حاليًا بدراسة قانون المياه في غرب الولايات المتحدة لفهم هذه التدخلات المختلفة. تظهر الأبحاث أن استعادة طبقة المياه الجوفية يبدو أنها تتطلب التدخل، سواء من العرض أو الطلب.

استكمل المؤلفون قياسات بئر المراقبة ببيانات من تجربة استعادة الجاذبية والمناخ (GRACE). تتكون مهمة استعادة الجاذبية وتجربة المناخ (GRACE) من قمرين صناعيين يمكنهما قياس المسافة بينهما بدقة أثناء دورانهما حول الأرض. وبهذه الطريقة، يمكن للأقمار الصناعية اكتشاف التقلبات الصغيرة في جاذبية الأرض، مما يكشف عن ديناميكيات واسعة النطاق لطبقات المياه الجوفية.

"إن جمال GRACE هو أنه يسمح لنا باستكشاف ظروف المياه الجوفية حيث لا توجد لدينا بيانات في الموقع. تقييمنا يكمل GRACE. حيثما لدينا بيانات في الموقع، يمكننا استكشاف ظروف المياه الجوفية المحلية، وهو حل بالغ الأهمية عند إدارة الاستنزاف. وقال بيروني: "وجد المؤلفون أن هذا الحل المحلي أمر بالغ الأهمية لأن طبقات المياه الجوفية المجاورة ستظهر اتجاهات مختلفة".

ومع ذلك، فإن اتجاهات مستوى المياه الجوفية لا تحكي القصة بأكملها. وحتى عندما تظل طبقات المياه الجوفية مستقرة، فإن ضخ المياه الجوفية يمكن أن يؤثر على الجداول القريبة والمياه السطحية، مما يؤدي إلى تسربها إلى الأرض، كما أوضح بيروني وجاسيكو في ورقة بحثية أخرى نشرتها مجلة Nature في عام 2021.

قام الباحثون أيضًا بتحليل التغيرات في هطول الأمطار في 542 طبقة مياه جوفية على مدار الأربعين عامًا الماضية. ووجدوا أن 90% من طبقات المياه الجوفية التي كانت تتراجع بمعدل متسارع كانت موجودة في مواقع أصبحت أكثر جفافًا على مدار الأربعين عامًا الماضية. ومن المرجح أن تؤدي هذه الاتجاهات إلى انخفاض تغذية المياه الجوفية وزيادة الطلب. ومن ناحية أخرى، فإن تقلب المناخ يمكن أن يسمح أيضًا للمياه الجوفية بالانتعاش حيث تصبح الظروف أكثر رطوبة.

تكمل دراسة بئر المراقبة هذه ورقة بحثية كتبها بيروني وجاسيشكو عام 2021. وتعد هذه الدراسة أكبر تقييم لآبار المياه الجوفية حول العالم، وقد ظهرت على غلاف مجلة العلوم. وقال بيروني: "إن مراقبة الآبار تخبرنا عن العرض. كما أن آبار المياه الجوفية تخبرنا عن الطلب". "بمجموعنا، يمكننا أن نفهم أي الآبار قد جفت، أو التي من المرجح أن تجف إذا انخفضت منسوب المياه."

يراقب الباحثون حاليًا كيفية تغير مستويات المياه الجوفية بمرور الوقت في سياق تغير المناخ. إن ربط معدلات التغير هذه بأعماق الآبار الفعلية يسمح بتنبؤات أفضل حول الأماكن التي يتعرض فيها الوصول إلى المياه الجوفية للخطر. إن استنزاف المياه الجوفية ليس أمرا حتميا. ستسمح الدراسات العالمية ذات الدقة الدقيقة للعلماء والمسؤولين بفهم ديناميكيات هذا المورد الغامض.

تم تجميعها من /ScitechDaily