Depuis les années 1920, le pompage excessif des eaux souterraines dans des milliers de puits dans la vallée de San Joaquin en Californie a causé l'affaissement des terres dans certaines parties de la vallée, ou évier, jusqu'à 28 pieds (8,5 mètres). Cet affaissement est exacerbé lors des sécheresses, lorsque les agriculteurs dépendent fortement des eaux souterraines pour soutenir l'une des régions agricoles les plus productives du pays.

L'affaissement à long terme est une préoccupation sérieuse et difficile pour les gestionnaires de l'eau de Californie, mettre en place des aqueducs étatiques et fédéraux, digues, les ponts et les routes risquent d'être endommagés. Déjà, l'affaissement des terres a endommagé des milliers de puits d'eau souterraine publics et privés dans toute la vallée de San Joaquin. Par ailleurs, l'affaissement peut réduire durablement la capacité de stockage des aquifères souterrains, menaçant les futurs approvisionnements en eau. C'est aussi cher. Bien qu'il n'y ait pas d'estimation complète des coûts des dommages associés à l'affaissement, Les agences de l'eau des États et fédérales ont dépensé environ 100 millions de dollars en réparations liées à l'affaissement depuis les années 1960.

Pour déterminer dans quelle mesure le pompage supplémentaire des eaux souterraines associé à la sécheresse historique actuelle de la Californie, qui a débuté en 2012, a affecté l'affaissement des terres dans la vallée centrale, Le département californien des ressources en eau (DWR) a commandé le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie, d'utiliser son expertise dans la collecte et l'analyse des données radars aéroportées et satellitaires. Un premier rapport sur les conclusions du JPL (août 2015) a analysé les données radar de plusieurs capteurs différents entre 2006 et début 2015. En raison de la sécheresse persistante, DWR a ensuite chargé JPL de collecter et d'analyser de nouvelles images radar de 2015 et 2016 pour mettre à jour DWR sur l'affaissement du terrain.

Combien couler ?

Plusieurs points chauds identifiés dans le premier rapport continuent de s'atténuer à des rythmes pouvant atteindre 0,6 mètre (2 pieds) par an. Un affaissement important a été mesuré dans deux cuvettes d'affaissement situées près des villes de Chowchilla, au sud de Merced; et Corcoran, au nord de Bakersfield. Ces bols couvrent des centaines de kilomètres carrés et ont continué à s'élargir et à s'approfondir entre mai 2015 et septembre 2016. L'affaissement maximal au cours de cette période était de près de 0,6 mètre (2 pieds) dans la région de Corcoran et d'environ 41 centimètres (16 pouces) près de Chowchilla. . L'affaissement s'est également intensifié près de Tranquility dans le comté de Fresno au cours de la dernière année, où la surface terrestre s'est installée jusqu'à 20 pouces (51 centimètres) dans une zone qui s'étend sur 7 miles (11 kilomètres). L'affaissement de ces zones affecte les aqueducs et les ouvrages de contrôle des crues.

De petites quantités d'affaissement de terrain ont également été identifiées dans la vallée de Sacramento près de Davis et Arbuckle. Une petite zone observée pour la première fois dans la Sierra Valley, au nord du lac Tahoe, montre environ 6 pouces (15 centimètres) d'affaissement.

Les scientifiques du JPL ont tracé l'historique de l'affaissement de plusieurs sites dans les zones cartographiées et ont constaté que pour certaines zones de la vallée de San Joaquin, l'affaissement a ralenti au cours de l'hiver 2015-16 lorsque les précipitations ont correspondu aux besoins en eau des cultures.

« Alors que nous pouvons voir l'effet de la pluie sur l'affaissement, nous savons que nous avons un déficit en eaux souterraines depuis un certain temps, il faudra donc beaucoup de temps pour remplir ces réservoirs, " a déclaré Tom Farr, co-auteur du rapport du JPL.

La mise à jour du rapport a également examiné la côte centre-sud de la Californie, dont Ventura, Oxnard, Santa Barbara et au nord jusqu'à la vallée de San Joaquin, ainsi que la vallée de Santa Clara. Il n'a trouvé aucune zone d'affaissement majeur dans ces régions, bien qu'une zone connue d'affaissement dans la vallée de Cuyama ait été observée comme ayant un affaissement continu des terres.

La co-auteure du rapport du JPL, Cathleen Jones, a déclaré que le fait de pouvoir identifier où se produit l'affaissement aide les gestionnaires des ressources en eau à déterminer pourquoi cela se produit.

"Si vous voyez un bol d'affaissement, alors quelque chose se passe au centre du bol qui fait couler la terre - par exemple, des niveaux élevés de pompage des eaux souterraines, " a déclaré Jones. "Nous pouvons localiser les points problématiques afin que l'État puisse se concentrer sur ces domaines, économiser de l'argent et des ressources. On trouve l'aiguille dans la botte de foin, pour ainsi dire."

Comment l'étude a été menée

Pour obtenir les mesures d'affaissement, Les scientifiques du JPL ont comparé plusieurs images satellites et aéroportées de radar interférométrique à synthèse d'ouverture (InSAR) de la surface de la Terre acquises dès 2006 pour produire des cartes montrant comment la subsidence varie dans l'espace et dans le temps. InSAR est couramment utilisé pour produire des cartes de déformation de surface avec une précision d'environ un demi-pouce (niveau centimétrique).

Les cartes d'affaissement du nouveau rapport ont été créées en analysant les données satellitaires du satellite Sentinel-1A de l'Agence spatiale européenne de mars 2015 à septembre 2016, et du radar à ouverture synthétique de véhicule aérien inhabité aéroporté de la NASA (UAVSAR) de mars 2015 à juin 2016. Les nouvelles données complètent les données utilisées dans le rapport précédent du PALSAR du Japon (2006 à 2010), Radarsat-2 du Canada (mai 2014 à janv. 2015) et UAVSAR (juillet 2013 à mars 2015).

Comment l'affaissement affecte les principales routes d'approvisionnement en eau de la Californie

La cartographie radar UAVSAR aéroportée à haute résolution était centrée sur l'aqueduc de Californie, l'artère principale du Projet d'Eau d'Etat, qui fournit 25 millions de Californiens et près d'un million d'acres de terres agricoles. L'aqueduc est un système de canaux, des pipelines et des tunnels qui transportent de l'eau sur 715 kilomètres (444 miles) des vallées de la Sierra Nevada et du nord/centre de la Californie jusqu'au sud de la Californie.

Le rapport du JPL montre qu'un affaissement localisé impactant directement l'aqueduc est en cours, avec un affaissement maximal de la structure atteignant 25 pouces (64 centimètres) près d'Avenal dans le comté de Kings. En raison de l'affaissement de cette zone depuis la construction initiale de l'aqueduc, l'aqueduc y peut maintenant transporter un débit réduit de seulement 6, 650 pieds cubes (188 mètres cubes) par seconde, soit 20 % de moins que sa capacité nominale de 8, 350 pieds cubes par seconde (236 mètres cubes par seconde). Les exploitants de projets d'eau doivent réduire les débits dans les sections qui ont coulé pour éviter de déborder les berges en béton de l'aqueduc.

DWR, qui exploite le projet d'eau de l'État, analyse si le creux créé par l'affaissement de l'aqueduc de Californie affectera les livraisons aux districts hydrographiques du comté de Kern et du sud de la Californie. Si l'allocation du projet d'eau de l'État est de 85 % ou plus, la livraison pourrait être compromise cette année en raison des impacts cumulatifs des affaissements dans la région d'Avenal-Kettleman City.

La nouvelle analyse de la NASA a également révélé un affaissement allant jusqu'à 22 pouces (56 centimètres) le long du canal Delta-Mendota, une artère majeure du Central Valley Project (CVP), exploité par le Bureau of Reclamation des États-Unis. Le CVP fournit de l'eau à environ trois millions d'acres de terres agricoles et à plus de deux millions de Californiens.

L'Eastside Bypass est également préoccupant, un système conçu pour transporter le débit de crue de la rivière San Joaquin dans le comté de Fresno. La rocade traverse une zone d'affaissement où la surface du terrain a baissé de 41 à 51 centimètres (16 à 20 pouces) depuis mai 2015, en plus de plusieurs mètres d'affaissement mesurés entre 2008 et 2012. DWR travaille avec les districts hydrographiques locaux pour analyser si la déformation de la surface peut interférer avec les efforts de lutte contre les inondations, d'autant plus qu'un épais manteau neigeux de la Sierra fond ce printemps. Un tronçon de 8 kilomètres (5 miles) de la rocade Eastside a été surélevé en 2000 en raison de l'affaissement, et DWR estime qu'il pourrait coûter environ 250 millions de dollars pour acquérir des servitudes d'écoulement et des améliorations de digues pour restaurer la capacité de conception de la zone affaissée.

"Les taux d'affaissement de la vallée de San Joaquin documentés depuis 2014 par la NASA sont troublants et insoutenables, " a déclaré le directeur de DWR William Croyle. " L'affaissement a longtemps affligé certaines régions de la Californie. Mais les tarifs actuels mettent en péril les infrastructures desservant des millions de personnes. Le pompage des eaux souterraines met désormais en péril le système même qui amène l'eau dans la vallée de San Joaquin. La situation est intenable."

La prochaine mission radar de la NASA et de l'ISRO (Indian Space Research Organisation), NISAR, collectera systématiquement des données sur la Californie et le monde et sera idéal pour mesurer et suivre l'évolution de l'affaissement des terres associé au pompage des eaux souterraines, ainsi que le soulèvement associé à la recharge naturelle et assistée des eaux souterraines.