Gravita

În sud-vestul Nebraska, un boom alimentat de apă subterană este bust. În anii 1970, tehnologia de irigare noi a făcut posibilă să crească de porumb, care este mult mai profitabil decât grâu dryland, în această regiune de nisip. Fermierii mutat în, puturi forate, şi au plantat porumb noi. Dar de la sfarsitul anilor 1970, nivelurile apelor subterane începuse deja să scadă. Treizeci de ani mai târziu, oraşele zbârci ca declinul ferme şi familii se lasă timp de păşuni verzi.

"În lume, disponibilitatea de apă subterană a afectat, de fapt, succesul sau eşecul economic al unei regiuni", a declarat Sean Swenson, un cercetator in Programul de studii avansate de la Centrul National pentru Cercetare Atmosferica (NCAR). "Conform Unite Geologic Ancheta Statele (USGS), 50 la sută din apă proaspătă oamenilor provine din apele subterane găsite în fântâni În zonele rurale, care se ridica la 90 la suta.." Fie pentru uz personal sau comercial, oamenii depind în mare măsură de disponibilitatea de apă subterană.

Cu atât de mult în funcţie de apă proaspătă, oficialităţi locale şi naţionale au recunoscut de mult timp nevoia de măsurare a resurselor de apă subterană, în unele zone, ei au stabilit un program de observare sistematică a apelor subterane. Cu toate acestea, extinderea resurselor de apă subterană în secţiunile imense de teren, care traversează graniţele comunităţii şi politic şi acest site este greu de înţeles cât de multă apă curge de fapt sub orice tractului dat de pământ. Pentru a înţelege mai bine această resursă esenţială, cercetatorii au dezvoltat un model inovator pentru a evalua cantitatea de apă subterană disponibile pe arii largi. Acest model foloseste date de la instrumente pe o pereche nouă de sateliţi care masoara schimbarile in gravitatia Pamantului.

O resursă regenerabilă în pericol

De irigaţii permite agricultorilor să crească de apă-sete porumb pe câmpiile relativ aride din vestul si vestul Statelor Unite. Dar, folosirea excesiva a livrărilor de apă subterană poate goli rapid din surse cum ar fi acvifer Ogallala, care stă la baza o mare parte a Câmpiei Ungare. (Prin amabilitatea Photos.com)

În mai 2006, statul Colorado Inginer Hal Simpson a ordonat închiderea a 400 de puţuri în Platte County, Colorado, pentru a asigura apa pentru contractele din aval. Ca urmare, agricultorii Colorado care s-au bazat pe aceste puţuri pentru culturile lor, au iesit de afaceri pentru anul respectiv.

"În unele locuri, nu este clar cat de mult a apelor subterane există, şi nu este clar cat de repede se va epuiza", a spus Swenson. "Ai un anumit număr de reîncărcare în fiecare an, iar dacă depăşesc că, în cele din urmă vei utiliza până toate resursa Dvs. Acesta va fi plecat.."

În ciuda estimat 16 milioane km cubi (3.8 milioane mile cubi) de apă subterană care curge de sub suprafaţa Pământului, fântâni şi izvoare nu de multe ori pentru a oferi suficient de apa atunci când şi unde este nevoie. La nivel naţional, USGS evaluează de aprovizionare a naţiunii de apă, dar de stabilire în cazul în care alimentarea cu apă regionale meciuri necesitatea de provocările regionale de stat locale,, şi agenţiile naţionale. Aleea Bill, şeful Biroului USGS apelor subterane, a declarat, "Pentru anumite acvifere, avem un program destul de bun în curs de desfăşurare pentru a urmări ceea ce se întâmplă în acest sistem, dar sunt alte regiuni în cazul în care avem foarte putine informatii consistente pe o perioadă de de timp. "

Cauta pentru apa din spaţiu

O parte din motivul pentru care este dificil de monitorizare a apelor subterane pe o scară regională are de a face cu metodele de măsurare. Swenson a spus, "modul traditional de a măsura apelor subterane este de a săpa o fântână şi să monitorizeze nivelul de apă-tabel în bine, dar nivelul de o fântână de apă nu se traduce exact la instalaţiile de depozitare subterană. Ai nevoie să ştii proprietăţile solului subteran şi componenţa acviferului pentru a determina de fapt acest lucru. " Aceste aspecte ale sistemul de ajutor de apă subterană determina cantitatea de apă subterană, care va stoca o zonă de obicei. "Practic, acvifere diferite stoca cantităţi diferite de apă", a spus el.

Până de curând, agenţii a resurselor de apă şi oamenii de ştiinţă utilizate numai datele culese prin metode tradiţionale pentru a dezvolta modele de apă sau de utilizare pentru a determina utilizarea efectivă locale. Dar, începând cu anul 2002, care au schimbat. NASA si Institutul de Cercetare din Germania pentru Aviaţie şi Spaţiu de zbor (Deutsche Forschungsanstalt für Luft und Raumfahrt) a lansat doua noi sateliţi, zboară pe aceeaşi cale cu privire la 220 km (137 mile) în afară şi 500 km (310 mile) deasupra Pamantului. Acest proiect, numit de recuperare şi Gravity Experiment climatice (HAR), măsurile de modificări în gravitatia Pamantului.

Deoarece această diagramă ilustrează, de recuperare şi Gravity Experiment Climatice (GRACE) misiune foloseşte doi sateliţi care zboară într-o orbită tandem. Prin măsurarea schimbări în distanţa dintre satelit de plumb şi prin satelit la final, oamenii de stiinta pot determina modificari in gravitatia Pamantului. (Prin amabilitatea NASA / JPL-Caltech)

Dar cum spun oamenii de ştiinţă diferenţe gravitaţional cu privire la prezenţa de apă subterană? În cazul în care Pământul a fost o sferă perfect rotund, orice punct de pe suprafata planetei ar avea acelaşi domeniu gravitatea medie. Cu toate acestea, munţi, tranşee adânci oceanice, precum şi alte caracteristici determina modificări minute în gravitatia Pamantului. Aşa cum aceşti munţi şi de tranşee adânci schimbe domeniul de gravitatea Pământului, astfel încât face modificări în suma de apele subterane. Un satelit pe orbita Pământului mai sus este parţial determinată de gravitate. Deci, mici modificari in distanta dintre satelitii GRACE gemene deoarece acestea trec peste caracteristicile Pamantului indica schimbari in campul gravitational al Pamantului. Oamenii de stiinta pot urmări apoi diferenţe în câmpul gravitaţional al Pământului din datele preluate de la sateliţi GRACE, îmbunătăţirea modului de înţelegere a apei este în mişcare şi cu bicicleta în jurul planetei.

Oamenii de stiinta cum ar fi Swenson sa descarcati si sa analizeze datele har de la NASA fizice distribuite Oceanografie Active Arhiva Center (PO.DAAC) pentru a măsura apelor subterane la nivel global peste zone întinse. Swenson a calculat nivelul apelor subterane prin analizarea datelor har şi utilizând modele pentru estimarea şi scade nivelul de umiditate a solului. Swenson a spus, "date GRACE a oferi o imagine scara larga a livrărilor de apă subterană, care completează măsurători locale bine."

Pe parcursul ultimilor doi ani, Swenson a confirmat în mod repetat faptul că sateliţii pot oferi o metodă de măsurare a apelor subterane pe regiuni întregi. Succesul acestei abordări ar putea ajuta la viteza de dezvoltare a unui sistem naţional de monitorizare. Prin combinarea observaţii la sol şi spaţiu, USGS şi alte agenţii naţionale pot obţine o imagine mai cuprinzătoare a disponibilitate a apelor subterane in Statele Unite. Cu această imagine mai mare, USGS, de stat, şi a factorilor de decizie locali ar putea lucra impreuna pentru a economisi apă subterană în scădere. "În cele din urmă, cercetătorii doriţi să vedeţi datele fiind aplicate într-un fel. Vrem ca acesta să fie de folos oamenilor care iau decizii", a spus Swenson.

Recuperarea NASA Gravity gemene Clima si Experiment (GRACE) sateliţii pot detecta apelor subterane, prin măsurarea variaţiilor subtile in gravitatia Pamantului. Această imagine prezinta lumii ciclul mediu anual de stocare a apei pe uscat, calculat la patru ani de date gravitate GRACE. Culorile indică cât de mult a apelor subterane vine şi pleacă, în fiecare an, în diverse regiuni; roşu indică un nivel ridicat de fluctuaţie anuale, de clasificare în albastru, ceea ce reprezintă niveluri mai scăzute de fluctuaţie. (Prin amabilitatea Sean Swenson)

Apelor subterane naţionale: Endgame

Oamenii au depins mult timp asupra apelor subterane pentru apa potabila, agricultura, şi utilizări comerciale. Atunci când se usucă de apă subterană în sus, astfel încât poate comunităţile care depind de el. Morile de vânt împrăştiate peste Marile Câmpii mărcii în cazul în care oamenii au adus la suprafaţă a apelor subterane. (Imaginea de mai sus şi în titlu Photos.com curtoazie grafic)

La Oficiul pentru USGS a apei solului, Aleea continuă să dezvolte o agendă pentru o reţea naţională de monitorizare sistematică. Cu toate acestea, el a gasit o serie de obstacole în calea unui program naţional. El a spus, "Instalarea puţuri de monitorizare este foarte costisitoare şi fântâni existente sunt limitate, ceea ce face dezvoltarea unui program de bun dur de monitorizare prin satelit a modificărilor în apele subterane de stocare de peste mari regiuni este un supliment promiţător pentru metodele de monitorizare terestre.."

O altă provocare pentru Aleea există în însăşi natura a apelor subterane. "Cantitatea de apă subterană în fluctuează între Depozit de reîncărcare şi perioadele de descărcare. Datele GRACE oferi un nou mod de a realiza estimări precise de variaţiile sezoniere şi interannual în apele subterane de stocare de peste bazinelor hidrografice mari sau mai multor acvifere la nivel mondial, estimeaza ca nu au fost disponibile anterior," a spus el.

In ciuda provocarilor, Aleea consideră că funcţionarii regionale şi cercetătorii ştiinţifici să rămână reglat la necesitatea de a măsura resursa esenţială prevede că apele subterane. "Avem nevoie de a înţelege impactul suntem având asupra apelor subterane de pompare şi de utilizare a terenurilor şi a activităţilor de modul în care se joaca afara-a lungul timpului", a spus Aleea. "Cu aceste informatii, vom fi capabili să gestioneze mai bine resursele."

Referinte

Aleea, William M. 2006. Urmărirea SUA rezervelor de apă subterană pentru viitor mediu 48 (3):? 10-26.

"Imperiul de irigaţii Partea 4: prelinge Republican River Valley prosperitate departe." Omaha World-Herald.

Mclntyre, Erin. 2006. Un râu în datorii:. Închiderea downwells în bazinul Republican Headwaters, Vara 2006: 4-10.

Swenson S., PJ-F. Yeh, J. Wahr, J. Famiglietti. 2006. O comparaţie a variaţiilor terestre de stocare a apei din har, cu măsurători în situ din Illinois Geophysical Research Letters 33, L16401, doi:. 10.1029/2006GL026962.

Tapley, Byron D., et al. 2004. Măsurători GRACE de variabilitate în masă în sistemul Pământului Ştiinţă 305, doi:. 10.1126/science.1099192.

Link-uri conexe

+ NASA fizică Oceanografie DAAC

+ Recuperare Gravity şi Experiment Climatice (har)

+ solului Naţională de apă de asociere

+ Statele Unite ale Americii de explorare geologica solului Ancheta de apă de informare

+ Oficiul pentru Statele Unite Geological Survey a apei solului