Undele seismice urmăresc procesul de reîncărcare a apelor subterane din Los Angeles după iarnă

Furtunile record din 2023 au umplut până la refuz marile rezervoare din California, oferind o oarecare ușurare într-o secetă de zeci de ani, dar cât de mult din acel record de ploaie s-a scurs sub pământ?

Shuguan Mao de la Universitatea Stanford și colegii ei au folosit o abordare surprinzătoare pentru a răspunde la această întrebare pentru zona metropolitană Los Angeles. Ei au analizat modificările vitezei undelor seismice care călătoresc prin bazinul Los Angeles și au urmărit aceste schimbări în spațiu și timp între ianuarie și octombrie 2023.

După cum a afirmat Mao la Societatea Seismologică din America (SSA). Adunarea anuală 2024Studiul lor a constatat că nivelul apelor subterane s-a recuperat aproape complet la adâncimi foarte mici, la aproximativ 50 de metri sub suprafață. Cu toate acestea, doar aproximativ 25% din apa subterană pierdută în ultimele două decenii a fost completată la o adâncime de aproximativ 300 de metri sau mai mult, probabil din cauza dificultății de a filtra apa de ploaie în straturile mai adânci ale solului.

„Aceasta înseamnă că un an epic de furtuni nu este suficient pentru a restabili epuizarea apelor subterane acumulată în timpul secetelor recente. Va fi nevoie de mai mulți ani umezi pentru ca acviferul de adâncime să se recupereze complet”, a spus Mao.

Ea a menționat că apele subterane contribuie cu mai mult de 60% din aprovizionarea cu apă utilizată în California în condiții de secetă.

Mao și colegii ei sunt pionierii în utilizarea datelor seismice pentru a înțelege nivelurile apelor subterane din bazinul Los Angeles, ca o completare a altor metode utilizate pentru măsurarea nivelurilor apelor subterane. Metoda mai tradițională implică forarea puțurilor, care este costisitoare și oferă doar o „măsurare la scară punctuală”, a explicat Mao. „Nu știi care este nivelul dintre două fântâni sau în alte acvifere care sunt mai puțin adânci sau mai adânci în raport cu fântâna ta.”

Mai recent, cercetătorii au folosit măsurători prin satelit pentru a detecta mici modificări ale deformării suprafeței Pământului sau ale câmpului gravitațional, ceea ce funcționează bine pentru a deduce modificări ale stocării apelor subterane în timp și regiune. „Aceste măsurători ale suprafeței nu ne-au putut spune ce se întâmplă la diferite adâncimi, dar cu asta putem ajuta noi, ca seismologi”, a spus Mao.

Folosind date de la 65 de seismometre de bandă largă din Rețeaua Seismică de Sud din California, cercetătorii au analizat schimbările în viteza de propagare a undelor seismice. Datele pe care le-au folosit au fost vibrațiile seismice „de fundal” cauzate de oceane, vânturi și activitatea umană, nu undele seismice asociate cutremurelor.

„Aceste vibrații seismice de fond sunt continue, permițându-ne să măsurăm și să monitorizăm continuu schimbările vitezei seismice”, a spus Mao.

Viteza undelor seismice variază în funcție de starea mecanică a materialelor prin care trec undele. Când pânza freatică crește, presiunea din spațiul poros dintre roci crește, iar undele seismice se propagă mai lent prin aceste roci poroase.

Cercetătorii au descoperit că estimările lor privind stocarea apei subterane calculate din modificarea vitezei seismice au comparat bine cu măsurătorile stocării apei subterane din puțuri și date din satelit.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, o reaprovizionare proeminentă a acviferelor în Valea San Gabriel și în Bazinul Raymond, probabil din cauza fluxurilor de suprafață sau subterane din Munții San Gabriel.

Combinația dintre o rețea seismică densă și lipsa severă de apă a făcut din Los Angeles „un loc ideal pentru a prezenta modul în care datele seismice existente pot contribui la monitorizarea, înțelegerea și gestionarea acviferelor”, a spus Mao.

Ea a adăugat că datele seismice vor fi probabil combinate cu multe tipuri de măsurători pentru a produce o imagine cuprinzătoare a dinamicii apelor subterane necesare pentru a gestiona resursele valoroase într-un mod durabil, bazat pe date.

Mao, care va deveni profesor asistent la Universitatea Texas din Austin în august, a spus că va aplica tehnici seismice în Austin pentru a monitoriza modul în care acviferele din acea regiune răspund la reîncărcarea artificială.