Pesquisadores desvendaram padrões intrigantes de afundamento e elevação da terra para identificar os locais subterrâneos onde a água está sendo bombeada para irrigação.
Os cientistas produziram um novo método que promete melhorar a gestão das águas subterrâneas – fundamental para a vida e a agricultura em regiões secas. O método determina quanta perda de água subterrânea vem de aquíferos confinados em argila, que podem ser drenados tão secos que não se recuperam, e quanto vem de solo que não está confinado em um aquífero, que pode ser reabastecido por alguns anos de chuvas normais.
A equipe de pesquisa estudou a Bacia de Tulare, na Califórnia, parte do Vale Central. A equipe descobriu que a chave para distinguir entre essas fontes subterrâneas de água está relacionada aos padrões de afundamento e elevação dos níveis do solo nesta região agrícola altamente irrigada.
O Vale Central representa apenas 1% das terras agrícolas dos EUA, mas produz incríveis 40% das frutas, legumes e nozes do país anualmente. Produtividade como essa só é possível porque os agricultores aumentam as chuvas anuais de 12 a 25 centímetros do vale com o bombeamento extensivo de água subterrânea. Em anos de seca, mais de 80% da água de irrigação vem do subsolo.
Após décadas de bombeamento, os recursos hídricos subterrâneos estão diminuindo. Poços na Bacia de Tulare agora devem ser perfurados até 3.500 pés (mais de 1.000 metros) de profundidade para encontrar água adequada. Não há como medir exatamente quanta água permanece no subsolo, mas os gerentes precisam fazer o uso mais sábio de tudo o que existe. Isso envolve monitorar se a água está sendo extraída de aquíferos ou de solo solto, conhecido como lençol freático. Nesta grande região com dezenas de milhares de poços não medidos, a única maneira prática de fazer isso é usando dados de satélite.
Uma equipe de pesquisa do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia e do Laboratório Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA no norte da Califórnia decidiram criar um método que faria exatamente isso. Eles atacaram o problema combinando dados sobre perda de água dos satélites GRACE e GRACE Follow-On com dados sobre mudanças no nível do solo de um satélite Sentinel-1 da ESA (Agência Espacial Européia). As mudanças no nível do solo nesta região são frequentemente relacionadas à perda de água porque quando a água do solo é drenada, ela eventualmente se junta e afunda nos espaços onde a água costumava estar – um processo chamado de subsidência.
A Bacia de Tulare está diminuindo drasticamente: a taxa atual é de cerca de um pé (0,3 metros) de afundamento por ano. Mas de um mês para o outro, o chão pode cair, subir ou permanecer o mesmo. Além disso, essas mudanças nem sempre estão alinhadas com as causas esperadas. Por exemplo, após uma forte chuva, o lençol freático sobe. Parece óbvio que isso faria com que o nível do solo subisse também, mas às vezes ele afunda.
Os pesquisadores pensaram que essas misteriosas variações de curto prazo podem ser a chave para determinar as fontes de água bombeada. “A questão principal era: como interpretamos a mudança que está acontecendo nessas escalas de tempo mais curtas: é apenas um pontinho ou é importante” disse Kyra Kim, pós-doutoranda no JPL e coautora do artigo, publicado na Scientific Reports.
Argila vs. Areia
Kim e seus colegas acreditavam que as mudanças estavam relacionadas aos diferentes tipos de solos da bacia. Os aquíferos são confinados por camadas de argila rígida e impermeável, enquanto o solo não confinado é mais solto. Quando a água é bombeada de um aquífero, a argila leva um tempo para se comprimir em resposta ao peso da massa de terra pressionando de cima. O solo não confinado, por outro lado, sobe ou desce mais rapidamente em resposta à chuva ou bombeamento.
Os pesquisadores criaram um modelo numérico simples dessas duas camadas de solos na Bacia de Tulare. Ao remover a tendência de subsidência de longo prazo dos dados de mudança no nível do solo, eles produziram um conjunto de dados apenas com as variações mensais. Seu modelo revelou que, nessa escala de tempo, praticamente todas as mudanças no nível do solo podem ser explicadas por mudanças nos aquíferos, não no lençol freático.
Por exemplo, na primavera, há pouca chuva no Vale Central, então o lençol freático geralmente está afundando. Mas o escoamento da neve na Sierra Nevada está recarregando os aquíferos, e isso faz com que o nível do solo suba. Quando a chuva está causando o aumento do lençol freático, se os aquíferos estiverem se comprimindo ao mesmo tempo em que foram bombeados durante a estação seca anterior, o nível do solo cairá. O modelo reproduziu corretamente os efeitos de eventos climáticos como chuvas fortes no inverno de 2016-17. Também combinou a pequena quantidade de dados disponíveis de poços e GPS.
Kim destacou que o novo modelo pode ser reaproveitado para representar outras regiões agrícolas onde o uso das águas subterrâneas precisa ser melhor monitorado. Com um lançamento planejado em 2023, a missão do Radar de Abertura Sintética (NISAR) da NASA-ISRO (Organização Indiana de Pesquisa Espacial) medirá as mudanças no nível do solo em uma resolução ainda maior do que o Sentinel-1. Os pesquisadores poderão combinar o conjunto de dados do NISAR com dados do GRACE Follow-On neste modelo para o benefício da agricultura em todo o mundo. “Estamos caminhando para um casamento realmente bonito entre sensoriamento remoto e modelos numéricos para reunir tudo”, disse Kim.
Publicado em 09/04/2022 15h11
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