La sequía que duró cinco años en California (Estados Unidos) gravó con impuestos los suministros de agua del estado como nunca antes, especialmente las subterráneas. Muchas áreas del estado vieron enormes caídas en los niveles de agua del acuífero, con subsidencia (hundimiento) resultante en la superficie e incluso daños a infraestructuras.
Como resultado, las agencias de agua y los científicos comenzaron a buscar formas de monitorear las aguas subterráneas más de cerca. Entre todas, resalta una que utiliza sensores montados en satélites que orbitan la Tierra.
Es difícil imaginar que los satélites puedan detectar cambios en las aguas subterráneas. Pero pueden indicar exactamente cuánto afecta al planeta el consumo de agua subterránea: las pérdidas en el agua subterránea se pueden detectar a partir de los cambios en la fuerza gravitacional de la Tierra y al medir con precisión la elevación de la superficie terrestre.
La última técnica ha sido perfeccionada por Estelle Chaussard, profesora de geología y geofísica en la Universidad Estatal de Búfalo en Nueva York (Estados Unidos). En un nuevo estudio, Chaussard y sus colegas explican cómo utilizaron las mediciones de radar de la superficie de la Tierra proporcionadas por los satélites italianos para monitorear las aguas subterráneas en Silicon Valley, California.
El equipo de Chaussard usó una técnica llamada InSAR (Radar de Apertura Interferométrica Sintética) para medir pequeños movimientos verticales de la superficie de la Tierra causados por cambios en los niveles de agua subterránea. Estudiaron la deformación, los cambios en la tierra causados por la caída de los niveles de agua en el acuífero y trabajaron estrechamente con el Distrito de Agua del Valle de Santa Clara, que proporcionó datos de numerosos pozos de agua potable. El distrito atiende a 1.9 millones de personas en el condado de Santa Clara mediante el suministro de agua en forma mayorista a numerosos gobiernos locales y compañías privadas de agua.
Water Deeply entrevistó a Chaussard para aprender más sobre este nuevo método de rastreo de aguas subterráneas.
Pregunta. ¿Es la primera vez que se utiliza este tipo de datos satelitales para medir el agua subterránea?
Respuesta. La primera vez que se utilizó para examinar las aguas subterráneas fue en 2014, cuando observé a Silicon Valley para tratar de reconstruir la historia de la deformación de la cuenca.
Lo que hicimos en este trabajo fue utilizar una nueva técnica satelital con la que podemos observar todos los días la deformación de esta área. Esto es muy importante cuando observamos un sistema que está sufriendo una sequía y un período de recuperación. Realmente podemos identificar cuándo el sistema está experimentando cambios.
P. ¿Cuál es la fuente de los datos satelitales que utilizaron?
R. Los datos provienen de una constelación de cuatro satélites operados por la agencia espacial italiana. Cuando realicé la investigación en 2014, el primer trabajo, tuvimos acceso únicamente a los datos satelitales de InSAR que proporcionaban solo una imagen de la deformación, como máximo, cada 35 días. El trabajo que acabamos de publicar es muy diferente. Tenemos datos de todos los días, por lo que fue una gran mejora. Es debido a la mejor constelación de satélites, el diseño de las órbitas de cómo se orientan estos cuatro satélites más nuevos.
La NASA nunca ha tenido un satélite InSAR, el primero lo tendrán en 2021, ya que la NASA trabajará en conjunto con un una agencia espacial india.
P. ¿Por qué eligieron examinar Silicon Valley?
R. En ese momento, yo estaba viviendo en Berkeley y estaba visitando cerca, así que teníamos interés en el área que era local en ese momento, y ahí es donde tuvimos el contacto con el distrito de agua, que era muy importante. En algunos lugares, es realmente difícil acceder a los datos de agua de pozo.
P. ¿Cuál es la precisión de las deformaciones del terreno que están midiendo?
R. Podemos medir cambios en la elevación del orden de algunos milímetros. Podemos detectar cambios realmente pequeños en la elevación. Es un sistema de radar, no es un sistema láser. Estamos usando cambios en la fase de la señal del radar a lo largo del tiempo para medir los cambios en la elevación.
P. ¿Cómo se obtienen las mediciones de volumen de agua al monitorear la elevación de la tierra?
R. Necesitamos datos de algunos pozos para poder comprender las propiedades del acuífero, cómo cambia la elevación en relación con los cambios en el agua. Tenemos algunos datos del pozo del distrito de agua de Santa Clara, y básicamente creamos un mapa de cómo los pozos se relacionan con los cambios de elevación. Es por eso que necesitamos una relación cercana con el distrito de agua.
P. ¿Cuánta agua perdió el acuífero de Silicon Valley?
R. Mapeamos a lo largo de la cuenca los cambios de elevación y los cambios correspondientes en el nivel del agua. Encontramos que los cambios máximos en la elevación asociados con la sequía eran de 5 cm – 6 cm de hundimiento. El agua en los pozos disminuyó unos 30 m – 35 m. Esto fue en el centro de la cuenca, en el área al sur de Sunnyvale. A medida que avanzas desde el centro de la cuenca hacia los lados, tienes cada vez menos cambios de elevación, porque los pozos que bombean agua están en el centro de la cuenca.
En general, el valle de Santa Clara perdió agua medida en 0.09 km2 durante la sequía. La variación normal es de 0.02 km2. Entonces la pérdida de agua aumentó alrededor de 4.5 veces durante la sequía.
P. ¿Cuánto recuperó el acuífero?
R. Descubrimos que la recuperación comenzó antes de que comenzara la precipitación. Lo que significó que los esfuerzos de conservación del distrito de agua realmente funcionaban. Comenzamos a ver esta recuperación a fines de 2014, mientras que las precipitaciones no comenzaron hasta principios de 2016.
Lo segundo que descubrimos fue que, a principios de 2017, el agua en los pozos volvió a los niveles previos a la sequía. Eso es realmente importante porque significa que no hubo un cambio permanente en el acuífero. No hubo daños en el acuífero, se mantuvo saludable.
P. ¿Qué importancia tiene esta investigación para el distrito de agua?
R. Nosotros logramos aprender que sus medidas para restringir el uso del agua realmente funcionaron. Sus esfuerzos de conservación del agua realmente tuvieron un impacto en el acuífero. Fue significativo para ellos ver que el agua volvía a los niveles previos a la sequía, y que no dañaron el acuífero. Pudieron mantener la porosidad como la tenían antes de la sequía. El Distrito de Agua del Valle de Santa Clara hizo un muy buen trabajo en este sentido, en comparación con el Valle Central de California, donde ha habido un gran bombeo y hay daños permanentes en el acuífero.
P. El Distrito de Agua del Valle de Santa Clara también dependió de agua importada, ¿no es así?
R. Sí, el distrito del agua en realidad importa agua de los depósitos que están en las montañas Diablo Range al este (a través del Proyecto Estatal de Agua). Lo que hicieron fue usar acueductos para llevar esta agua al acuífero. En el caso de sequía, cuando hay mucho bombeo y no hay mucha agua en forma de precipitación, pueden usar esta agua importada para restaurar lo que normalmente sería recibido por las aguas superficiales.
P. ¿Cómo se compara su trabajo con la estimación satelital del agua subterránea de California realizada por Jay Famiglietti de la NASA?
R. Jay está trabajando con una forma completamente diferente de tecnología satelital, el satélite GRACE. Lo que el satélite GRACE está midiendo son los cambios en el campo de gravedad a lo largo del tiempo. Lo que estamos midiendo con InSAR son los cambios en la elevación, básicamente la deformación del terreno.
La desventaja de GRACE es que la resolución máxima que podemos obtener es un área de 200 km2. El acuífero que tenemos en Silicon Valley es básicamente más pequeño que un píxel en los datos de GRACE. La deformación que tenemos de nuestra técnica InSAR es más una escala que puede ser utilizada por un distrito de agua.
P. ¿Hay necesidad de más satélites que recopilen datos InSAR?
R. Existe una necesidad de satélites que tengan una cobertura básicamente global, y cuantos más datos podamos obtener, mejor podremos entender qué significa la deformación en el terreno. Por lo tanto, siempre hay una necesidad de más cobertura global y más datos gratuitos.
Algunos de estos satélites no brindan datos gratuitos. Por ejemplo, con la agencia espacial italiana tenemos un acuerdo para obtener los datos de forma gratuita, ya que estimar un costo es bastante difícil.
Este artículo apareció en Water Deeply, puedes encontrar el original en inglés aquí. Para más noticias sobre el agua y su impacto en tu vida puedes suscribirte a la lista de correos de Water Deeply.
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