العلماء يكتشفون كيفية تجديد المياه الجوفية الحيوية للأرض
مصر:إيهاب محمد زايد
إذا وقفت عمليًا في أي نقطة على الأرض، فهناك ماء يتحرك عبر الأرض تحت قدميك. توفر المياه الجوفية لنحو نصف سكان العالم مياه الشرب وما يقرب من نصف المياه المستخدمة لري المحاصيل. وهي تحافظ على الأنهار والبحيرات والأراضي الرطبة أثناء فترات الجفاف.
تعتبر المياه الجوفية موردًا متجددًا، ولكن قد يستغرق الأمر عقودًا أو حتى قرونًا حتى تتعافى بعض طبقات المياه الجوفية بعد استنزافها. يعتمد الفهم الحالي لهذا التحدي بشكل أساسي على مكان وعدد مرات تسجيل الأشخاص لقياسات مستويات المياه في الآبار.
وفي دراسة منشورة حديثًا، قام فريقنا من علماء البيانات وأخصائيي المياه وخبراء السياسات بتجميع أول مجموعة بيانات عالمية النطاق لهذه المستويات. قمنا بتحليل الملايين من قياسات منسوب المياه الجوفية في 170 ألف بئر تقع في أكثر من 40 دولة ورسمنا خريطة لكيفية تغير مستويات المياه الجوفية مع مرور الوقت.
دراستنا لها نتيجتان رئيسيتان. أولاً، نظهر أن الاستنزاف السريع للمياه الجوفية منتشر على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم وأن معدلات الانخفاض تسارعت في العقود الأخيرة، مع انخفاض المستويات بمقدار 20 بوصة أو أكثر سنويًا في بعض المواقع.
ثانيًا، يكشف بحثنا أيضًا عن العديد من الحالات التي أدت فيها الإجراءات المتعمدة إلى إيقاف استنزاف المياه الجوفية. وتظهر هذه النتائج أن المجتمعات ليست محكوم عليها حتما باستنزاف إمداداتها من المياه الجوفية، وأنه مع التدخلات في الوقت المناسب، يمكن لهذا المورد المهم أن يتعافى.
تحدد العديد من العوامل مستويات المياه الجوفية، بما في ذلك الجيولوجيا والمناخ واستخدام الأراضي. لكن مستويات المياه الجوفية التي تنخفض بشكل أعمق وأعمق في موقع معين غالباً ما تشير إلى أن الناس يضخونها بشكل أسرع من قدرة الطبيعة على تجديدها.
تم تسجيل بعض من 300 مليون قياس قمنا بتجميعها بواسطة أجهزة قياس آلية. تم صنع العديد من المنتجات الأخرى في الميدان بواسطة أشخاص من جميع أنحاء العالم. وهذه القياسات ترسم صورة مثيرة للقلق.
وتبين أن مستويات المياه الجوفية قد انخفضت منذ عام 2000 في أماكن أكثر بكثير مما ارتفعت. وفي العديد من المواقع، وخاصة المناطق القاحلة التي تعتمد على الزراعة والري بكثافة، تنخفض مستويات المياه الجوفية بأكثر من 20 بوصة (0.5 متر) سنويًا.
ومن الأمثلة على ذلك أفغانستان وتشيلي والصين وشبه الجزيرة الهندية وإيران والمكسيك والمغرب والمملكة العربية السعودية وإسبانيا وجنوب غرب الولايات المتحدة.
والنتيجة الثانية والأكثر إثارة للقلق هي أن معدل انخفاض المياه الجوفية يتسارع في حوالي ثلث المناطق التي قمنا فيها بجمع القياسات. يعد الانخفاض المتسارع في المياه الجوفية أمرًا شائعًا في المناخات الجافة حيث تُستخدم مساحات كبيرة من الأراضي للزراعة. ويشير هذا إلى وجود صلة محتملة بين الري بالمياه الجوفية وتكثيف استنزاف المياه الجوفية.
ماذا يحدث عند الإفراط في استخدام المياه الجوفية؟
إن الانخفاض السريع والمتسارع في منسوب المياه الجوفية له العديد من الآثار الضارة.
يمكن أن تجف إمدادات مياه الشرب من الآبار والينابيع عندما تنخفض مستويات المياه الجوفية. وقد يفقد الأشخاص والمجتمعات الذين يعتمدون على هذه الآبار إمكانية الوصول إلى ما قد يكون مصدرهم الوحيد للمياه العذبة الصالحة للشرب.
على سبيل المثال، بدأت الآبار التي تزود المنازل بالمياه العذبة تجف في وادي سان جواكين في كاليفورنيا، حيث تسارع استنزاف المياه الجوفية منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. ومن المرجح أن تستمر هذه المشكلة وتتفاقم ما لم يتم اتخاذ إجراءات لتحقيق استقرار احتياطيات المياه الجوفية.
الآبار التي تجف يمكن أن تهدد أيضًا إنتاج المحاصيل. كان يُنظر منذ فترة طويلة إلى استنزاف المياه الجوفية باعتباره واحدا من أعظم التهديدات التي تواجه الزراعة المروية على مستوى العالم، لأن الآبار توفر ما يقرب من نصف المياه المستخدمة للري على مستوى العالم.
وفي المناطق التي تصب فيها المياه الجوفية عادة في الأنهار، يمكن أن يؤدي انخفاض مستويات المياه الجوفية إلى عكس هذا التدفق ويتسبب في تسرب الأنهار إلى باطن الأرض. وهذا يؤثر على بيئة النهر ويقلل من إمدادات المياه في اتجاه مجرى النهر.
في الولايات المتحدة، تعد الجداول المتسربة أكثر شيوعًا عندما تكون معدلات سحب المياه الجوفية مرتفعة، مما يسلط الضوء على كيف يمكن لضخ المياه الجوفية أن يقلل بشكل مباشر من كمية المياه التي تتدفق تحت الأرض إلى الأنهار القريبة.
ويمكن أن يؤدي انخفاض المياه الجوفية أيضًا إلى غرق أسطح الأرض. وأدى هبوط الأراضي إلى زيادة مخاطر الفيضانات في عشرات المدن الساحلية في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك جاكرتا وطوكيو واسطنبول ومومباي وأوكلاند ومنطقة خليج تامبا في فلوريدا.
وبعيدًا عن الساحل، يمكن أن يؤدي هبوط الأرض إلى الإضرار بالبنية التحتية. ويشكل ذلك تحديًا كبيرًا في المناطق التي انخفضت فيها مستويات المياه الجوفية، بما في ذلك طهران ومكسيكو سيتي. وفي كثير من الحالات، يكون السبب الرئيسي هو الضخ المفرط للمياه الجوفية.
وأخيرا، يمكن أن يؤدي انخفاض المياه الجوفية إلى تحرك مياه البحر إلى الداخل تحت الأرض وتلويث أنظمة المياه الجوفية الساحلية – وهي عملية تعرف باسم مياه البحر. إيه التدخل. وعندما تتسرب مياه البحر، يمكن أن تصبح طبقات المياه الجوفية الساحلية شديدة الملوحة بحيث لا يمكن استخدامها لمياه الشرب دون تحلية كثيفة الاستهلاك للطاقة.
كيفية تجديد إمدادات المياه الجوفية
وجدنا أيضًا أماكن تتعافى فيها مستويات المياه الجوفية. وتضمنت الاستراتيجيات التي استخدمتها المجتمعات المحلية لتجديد مصادر المياه الجوفية تطوير إمدادات مياه بديلة جديدة، مثل الأنهار المحلية؛ واعتماد سياسات للحد من الطلب على المياه الجوفية؛ وتجديد طبقات المياه الجوفية عمدا بالمياه السطحية.
شهدت مدينة إلدورادو بولاية أركنساس انخفاضًا في مستويات المياه الجوفية بنحو 200 قدم (60 مترًا) في الفترة من عام 1940 حتى عام 2000، حيث قامت الصناعات المحلية بضخ المياه من طبقة المياه الجوفية.
وفي عام 1999، أنشأت سياسة جديدة هيكلاً لرسوم الضخ، مما أعطى الشركات حافزًا للعثور على إمدادات مياه جديدة. وبحلول عام 2005، تم بناء خط أنابيب لتحويل المياه من نهر أواتشيتا إلى إلدورادو. وقد أدى هذا المصدر الجديد إلى خفض الطلب على المياه الجوفية، وارتفعت مستويات المياه الجوفية في المنطقة منذ عام 2005.
وفي بانكوك، تم حفر العديد من الآبار الخاصة للأغراض المنزلية أو الصناعية أو التجارية بين عامي 1980 و2000، مما أدى إلى تضاعف ضخ المياه الجوفية وانخفاض مستويات المياه الجوفية. واستجاب المسؤولون بمضاعفة رسوم استخراج المياه الجوفية أربع مرات بين عامي 2000 و2006. وانخفض إجمالي ضخ المياه الجوفية، وبدأت المستويات في التعافي مع عثور المستخدمين على مصادر أخرى للمياه.
في السنوات الرطبة، يقوم مديرو المياه في فريسنو، كاليفورنيا، بضخ المياه من الأنهار والقنوات إلى أحواض إعادة التغذية. وهناك، يمكن للمياه أن تغوص ببطء في الأرض وتعيد شحن إمدادات المياه الجوفية.
وفي وادي بالقرب من توكسون بولاية أريزونا، انخفضت مستويات المياه الجوفية بمقدار 100 قدم (30 مترًا) مع زيادة عمليات السحب لأغراض الري بعد الأربعينيات. وللمساعدة في تجديد المياه الجوفية المستنفدة، تم إنشاء برك متسربة.
تمتلئ هذه البرك بالمياه من نهر كولورادو الذي يتم نقله مئات الأميال إلى المنطقة عبر القنوات. ومع تسرب هذه البرك، فإنها تعيد ملء طبقة المياه الجوفية المستنفدة. وبسبب هذه البرك المتسربة، ارتفعت مستويات المياه الجوفية في الوادي بنحو 200 قدم (60 مترًا) في بعض الأماكن.
يوضح تحليلنا مدى أهمية مراقبة مستويات المياه الجوفية في العديد من المواقع. ومع انخفاض مستويات المياه الجوفية في العديد من الأماكن، تحتاج المجتمعات والشركات التي تعتمد عليها إلى معلومات دقيقة حول إمداداتها من المياه حتى تتمكن من التصرف في الوقت المناسب لحمايتها.
، جامعة كاليفورنيا، كلية لندن الجامعية
