Les tempêtes de pluie qui ont trempé le sud de la Californie il y a deux ans n'étaient pas suffisantes pour reconstituer des aquifères souterrains profonds qui avaient été épuisés en pompant au cours des deux dernières décennies, a révélé une nouvelle étude.
Les scientifiques de l'Université de Stanford ont analysé comment les tempêtes historiques de 2023 ont affecté les niveaux des eaux souterraines dans les comtés de Los Angeles et Orange. Ils ont constaté que tandis que les aquifères peu profonds rebondissaient, des aquifères plus profonds de plus de 150 pieds sous terre ne se sont retrouvés qu'environ 25% de l'eau qu'ils avaient perdue à pomper depuis 2006.
« La pluie qui descend dans une grande rafale, une grande partie de ce qui recharge les aquifères peu profonds, mais il ne s'est pas nécessairement percolaté dans les profonds », a déclaré William Ellsworth, sismologue et professeur émérite de géophysique à Stanford qui a co-écrit le sismologue étude. «C'est un rappel à tout le monde que les dommages de ces sécheresses à long terme n'ont pas été reconstitués.»
La série de réservoirs a rempli en 2023 à travers la Californie après trois ans de sécheresse sévère. Le, qui a été publié cette semaine dans la revue Science, a montré que même ce grand afflux d'eau ne comportait qu'une partie de la baisse des niveaux d'eau ces dernières années.
« Nous avons constaté qu'il y avait encore une épuisement substantiel dans les aquifères profonds », a déclaré Shujuan Mao, auteur principal de l'étude, qui a mené la recherche à Stanford et est maintenant professeur adjoint à l'Université du Texas à Austin. «Il semble qu'une seule saison de tempête épique ne soit pas suffisante pour restaurer la déplétion des eaux souterraines accumulée au cours des sécheresses récentes. Il faudra beaucoup plus d'années humides pour que les aquifères profonds se rétablissent complètement. »
Selon le Metropolitan Water District, on estime qu'un tiers de l'approvisionnement en eau de la région provient des eaux souterraines de puits. D'autres fournitures sont importées dans des aqueducs et des pipelines du nord de la Californie, du River Colorado et de la Sierra orientale.
Lorsqu'il pleut, l'eau s'infiltre naturellement dans le sol, où elle n'est pas shutée dans les drains de tempête et les canaux en béton. Les agences locales ont également investi dans des projets ces dernières années qui acheminent les eaux pluviales vers les bassins de propagation ou utilisent des eaux usées purifiées pour reconstituer les eaux souterraines.
Les puits municipaux attirent généralement l'eau potable à des centaines de pieds sous terre, tapant souvent dans des aquifères qui se trouvent sous des couches d'argile et de limon imperméables appelées aquitards. Ces couches peuvent bloquer le mouvement vers le bas de l'eau par endroits, ralentissant l'infiltration à des niveaux plus profonds.
Les scientifiques ont déclaré qu'ils espéraient que leurs résultats aideront les responsables de l'eau locaux à avoir accès à des données supplémentaires pour éclairer les décisions sur l'utilisation de l'eau et la conservation, et le guide.
Les chercheurs ont développé une nouvelle approche pour suivre les niveaux des eaux souterraines en réutilisant les données sismiques du réseau de surveillance des tremblements de terre de Californie, qui comprend des dizaines de sismomètres très sensibles dans la région.
Mao et ses collègues ont utilisé les données non pas pour surveiller les tremblements de terre, mais plutôt pour suivre les vibrations minuscules sous terre – «bruit de fond», tel qu'ils l'ont décrit, créé par des mouvements tels que les vagues de l'océan, la circulation passant sur les autoroutes, les trains qui grondent et les vents soufflant à travers des cols de montagne .
« Toutes ces choses génèrent du bruit », a déclaré Ellsworth. « Ce sont des vibrations qui se déroulent sur la terre tout le temps à partir de toutes sortes de sources différentes. »
« Nous pouvons utiliser les vibrations sismiques ambiantes et analyser la vitesse des ondes sismiques pour ressentir les aquifères », a-t-il déclaré.
La technique est appelée interférométrie sismique. Ellsworth a déclaré que c'était la première recherche à utiliser l'approche pour évaluer les niveaux des eaux souterraines en détail et à différents niveaux sous terre, jusqu'à 2 600 pieds.
MAO a également développé un nouvel «indice de sécheresse sismique» pour évaluer les déficits d'eau à différentes profondeurs.
La mesure des niveaux d'eau souterraine dans les aquifères profonds a traditionnellement impliqué des puits profonds de forage, ce qui est coûteux et ne peut enregistrer les niveaux d'eau qu'en un seul endroit. La nouvelle méthode utilisant des données sismiques peut mesurer les niveaux d'eau dans des bassins d'eau souterraine entiers et à un coût nettement inférieur.
« L'infrastructure sismique est déjà en place et les données ont été capturées continuellement depuis des décennies », a déclaré Mao. «C'est une technologie d'achat-un-un-un-sans.»
Ellsworth a qualifié la nouvelle méthode un outil révolutionnaire pour étudier les aquifères.
Gregory Beroza, co-auteur et professeur de sciences de la Terre à la Stanford's Doerr School of Sustainability, a déclaré que l'approche est un grand pas pour la gestion des eaux souterraines.
« Cela nous fait passer à un avenir possible où nous pouvons mesurer la recharge des eaux souterraines – combien il y a et où ça va – tout comme nous le faisant avec les jauges de ruisseau pour les eaux de surface », a-t-il déclaré.
L'étude a examiné les tendances de plusieurs bassins versants et bassins des eaux souterraines, dont trois grands bassins – le bassin de San Gabriel, le bassin central de Los Angeles et le bassin de Santa Ana – et des bassins plus petits tels que Santa Monica et Hollywood.
Il a constaté que davantage de recharge des eaux souterraines se produisaient dans certaines régions, et moins dans d'autres. Par exemple, il y a eu une forte augmentation des niveaux des eaux souterraines après les tempêtes de 2023 dans certaines parties de la vallée de San Gabriel, a déclaré Mao, y compris les aquifères profonds le long de la base des montagnes de San Gabriel.
Le chercheur n'a pas vu beaucoup d'épuisement à long terme des aquifères dans le bassin de Santa Ana dans le comté d'Orange au cours des deux dernières décennies. Mao a déclaré que cela montre que les eaux souterraines de la région ont bénéficié des efforts de recharge gérés.
Un facteur significatif semble être celui du comté d'Orange, où les eaux usées purifiées se perforent et sont injectées dans l'aquifère pour une utilisation.
Roy Herndon, chef de l'hydrologie du district d'eau du comté d'Orange, a déclaré que l'étude confirme que les efforts locaux de recharge des eaux souterraines «maintiennent efficacement une quantité durable de pompage des eaux souterraines».
La recherche a également corroboré les données au niveau de l'eau du district, a déclaré Herndon.
Il a déclaré que la méthode de l'étude offre un moyen rentable d'utiliser des capteurs sismiques existants pour mesurer les changements dans les eaux souterraines dans certaines parties de la Californie qui n'ont pas de puits étendus dédiés à la surveillance des niveaux d'eau.
