Os dados de satélite revelam a variabilidade na intensidade do uso da água subterrânea para diferentes culturas, um benefício para a formulação de políticas de irrigação em todo o estado – ScienceDaily

Seu trabalho pode ser revolucionário para a gestão do uso da água subterrânea em regiões agrícolas em todo o mundo, pois o controle e a gestão da água subterrânea têm sido notoriamente difíceis de realizar devido à falta de dados confiáveis.

O InSAR (Radar Interferométrico de Abertura Sintética) baseado em satélite é usado para fazer mapas de alta resolução do movimento da superfície da Terra no espaço e no tempo, incluindo a medição de afundamento (ou afundamento). A subsidência pode ocorrer quando grandes quantidades de água subterrânea são retiradas de reservatórios subterrâneos, chamados de aquíferos.

O estudo, publicado na revista Environmental Research Letters, aproveitou a resolução em escala incrivelmente fina do InSAR para avaliar os padrões de subsidência com base no tipo de cultura, revelando resultados surpreendentes. Por exemplo, apesar dos relatos de alto consumo de água por safras de frutas e nozes na Califórnia, os tipos de safra com as maiores taxas de subsidência e, por associação, as maiores taxas de uso de água subterrânea, foram os lavouras extensivas como milho e soja, seguidas por lavouras de pastagem. como alfafa, colheitas de caminhão como tomates e por último colheitas de frutas e nozes como amêndoas e uvas.

“Nossa hipótese inicial era que as safras de frutas e nozes estariam associadas a algumas das maiores taxas de subsidência, mas descobrimos o oposto”, disse o principal autor do estudo, Morgan Levy, professor assistente com uma nomeação conjunta com a Instituição Scripps. da UC San Diego. de Oceanografia e Escola de Política e Estratégia Global.

Como o deslocamento é uma resposta à mudança no armazenamento de água subterrânea em locais com geologia, solos e vegetação diferentes, a interpretação do InSAR varia entre os locais, ao contrário das medições de satélite do clima que têm a mesma interpretação em qualquer local. Portanto, o InSAR deve ser combinado com outras fontes de dados geofísicos para obter um conhecimento específico da localização do uso da água subterrânea.

Ao combinar InSAR com outros conjuntos de dados de superfície da terra, incluindo cobertura da terra, evapotranspiração potencial (uma medida da demanda de água da planta) e a localização das redes de abastecimento de água de superfície, os pesquisadores da UC San Diego descobriram que, entre 2015 e 2017, a subsidência ocorreu em taxas muito mais altas em terras cultivadas irrigadas em comparação com terras não desenvolvidas e em anos de superfície seca com limitação de água em comparação com anos úmidos.

Durante o período de estudo, houve uma mediana de 272 milímetros (ou 16 polegadas) de subsidência cumulativa total para safras (como milho e soja), e uma taxa de subsidência de ano seco de água de 131 milímetros (5 polegadas) por ano. Para safras de frutas e nozes (como amêndoas e uvas), houve uma mediana de 62 milímetros (2,5 polegadas) de subsidência total durante o período de estudo, e uma taxa de subsidência de ano seco de água de 31 milímetros (1 polegada). ) por ano.

“O resultado pode ser explicado por duas coisas. Primeiro, em média, frutas e nozes requerem menos água fisiologicamente em comparação com as lavouras e pastagens. Em segundo lugar, as lavouras e pastagens tendem a usar métodos de irrigação que eles são menos eficientes e maiores em volume do que aqueles usados ​​por safras de frutas e nozes “, disse Levy. “No entanto, frutas e nozes ainda podem consumir maiores volumes totais de água porque ocupam mais área de terra, mesmo que sua intensidade de uso de água subterrânea seja menor”.

Os métodos e resultados desta pesquisa podem ser usados ​​para apoiar o esforço contínuo do estado para prevenir a sobre-exploração de aqüíferos subterrâneos. A água subterrânea é um recurso crítico tanto nacional como globalmente – nos EUA, a água subterrânea é uma fonte de água potável para cerca de metade da população e é a maior fonte de água de irrigação para a agricultura. A irrigação é responsável por cerca de 70 por cento do total de retirada de água subterrânea nos Estados Unidos, e a Califórnia tem as taxas mais altas de bombeamento de água subterrânea do país.

“Nossas descobertas indicam que no Vale Central, os custos e benefícios das transições das safras de campo para as safras de frutas e nozes nos últimos anos são mais complexos do que normalmente se supõe”, acrescentou Levy. “Nossos resultados sugerem a possibilidade de que as transições para o cultivo de frutas e nozes são desejáveis, pelo menos do ponto de vista da sustentabilidade da água subterrânea, embora mais pesquisas sejam necessárias para confirmar isso.”

Potencial global para promover o monitoramento e gestão das águas subterrâneas

A Califórnia é um exemplo de clima semiárido dependente da irrigação para a agricultura. Os esforços coordenados da equipe de cientistas climáticos e geofísicos da UC San Diego para vincular subsidência, uso de água subterrânea e superficial e dados de produção de safras em escalas de tempo e espaço comparáveis ​​têm um potencial enorme para o avanço do monitoramento e gestão de águas subterrâneas em regiões agrícolas em outras partes do mundo, disseram os autores.

No Vale de San Joaquin, durante os anos chuvosos, os agricultores podem receber até 100% de suas cotas de água de superfície, enquanto em anos extremamente secos, eles podem não receber nada. Quando o abastecimento de água de superfície não está disponível, os agricultores extraem a água subterrânea. Assim, a água subterrânea tornou-se cada vez mais importante devido às mudanças climáticas, uma vez que a Califórnia e muitas partes do mundo experimentaram escassez de água de superfície. No entanto, ocorre bombeamento excessivo, mesmo em anos relativamente úmidos. E os aquíferos podem ser esgotados.

Em 2014, a Califórnia aprovou uma legislação determinando uma mudança gradual e localmente orientada para o uso sustentável da água subterrânea, o recurso do qual 85% de sua população e grande parte de sua indústria agrícola de $ 50 bilhões dependem. Os dados do InSAR podem ser essenciais para os esforços do estado para monitorar e gerenciar com eficácia em resposta às mudanças climáticas.

Embora a legislação tenha encorajado as agências locais a começarem a usar o InSAR para documentar o aluimento da terra, os usos do InSAR para o monitoramento direto do uso da água subterrânea estão em um estágio inicial de desenvolvimento. Os esforços de pesquisa da UC San Diego fornecem um exemplo de como os gestores de água podem usar fontes de dados de satélite, incluindo InSAR, para monitorar diretamente as relações locais entre subsidência, bombeamento de água subterrânea e portfólios de safras.

“A promessa do InSAR está em nossa capacidade de combiná-lo com outras fontes de dados geofísicos e sociais para responder a questões relevantes para a política hídrica”, escreveram Levy e seus co-autores. “Fornecemos uma prévia do poder de tal síntese, demonstrando que os padrões espaciais de subsidência e sua relação com o cultivo agrícola e a demanda de água associada são claros e robustos.”

Eles concluíram: “Nossas descobertas sugerem que as alavancas de políticas que apóiam o manejo sustentável das águas subterrâneas podem se beneficiar ao considerar a intensidade do uso da água subterrânea na seleção de culturas, não apenas a sustentabilidade difícil de definir dos volumes de extração. das águas subterrâneas além dos limites dos aqüíferos subterrâneos que permanecem incertos e são caros de delinear. “