Des décennies de pompage excessif des eaux souterraines ont altéré de manière irréversible les couches d'argile dans certaines parties de la vallée centrale de la Californie, faisant couler le sol et réduisant durablement sa capacité à stocker l'eau, une nouvelle étude de télédétection par satellite montre.

La recherche, publié par des scientifiques de Stanford en ligne dans le journal Recherche sur les ressources en eau , révèle que les terres de la vallée de San Joaquin de l'État (environ la moitié sud de la vallée centrale) ont coulé de près de 85 cm lors d'une récente sécheresse en raison d'un pompage excessif. Cela se traduit par une perte permanente de capacité naturelle de stockage d'eau comprise entre 336, 000 et 606, 000 acres pieds; un acre-pied est égal à 326, 000 gallons. En comparaison, le réservoir Hetch Hetchy qui alimente en eau San Francisco (et Stanford) a une capacité d'environ 360, 000 acres-pieds.

La vallée de San Joaquin est l'un des plus grands centres agricoles des États-Unis, cultiver environ 17 milliards de dollars de récoltes par an. Les nouvelles découvertes surviennent juste au moment où l'État connaît sa saison la plus humide depuis des années après une période prolongée, sécheresse record. "La Californie reçoit toute cette pluie, mais dans la Vallée Centrale, il y a eu une perte d'espace pour le stocker, " a déclaré Rosemary Knight, co-auteur de l'étude, qui est le professeur George L. Harrington à la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement.

Stockage réduit

Knight et ses collègues ont utilisé des données acquises avec une technologie satellitaire appelée Interferometric Synthetic Aperture Radar, ou InSAR, pour mesurer les changements d'altitude à l'échelle centimétrique dans la vallée de San Joaquin entre 2007 et 2010. "Notre travail est un bon exemple de l'utilisation de satellites d'observation de la Terre pour répondre à des questions terre-à-terre sur la durabilité des ressources en eau, " a déclaré le co-auteur de l'étude Thomas Farr, chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie.

Avec les données InSAR, l'équipe a pu calculer la quantité d'affaissement - ou d'affaissement - que la terre subissait. L'affaissement se produit lorsque la pression de l'eau dans le sous-sol descend en dessous d'un niveau critique en raison d'une trop grande élimination des eaux souterraines, entraînant un compactage des sédiments. « Lorsque vous pompez l'eau souterraine d'un aquifère, la pression de l'eau dans les minuscules pores des sédiments diminue, " a déclaré le premier auteur de l'étude Ryan Smith, un doctorant au laboratoire de Knight. "Cela réduit la capacité de l'aquifère à retenir le sol au-dessus de lui et le fait s'effondrer. Cet effondrement se manifeste à la surface par un affaissement."

Si trop d'eau est extraite, notamment des couches d'argile, le compactage devient irréversible et la capacité du sol à retenir l'eau est diminuée de façon permanente. "Quand on retire trop d'eau de l'argile, sa structure est réarrangée au niveau microscopique et il s'installe dans une nouvelle configuration qui a moins d'espace de stockage, " dit Chevalier, qui est également affilié au Stanford Woods Institute for the Environment.

Cela rend non seulement plus difficile le stockage de l'eau à l'avenir, cela rend également plus difficile l'extraction de l'eau existante dans le présent. "C'est comme essayer d'aspirer l'eau d'une paille très fine, " a déclaré Knight. " La pression qui doit être exercée pour extraire l'eau devient de plus en plus importante à mesure que la structure d'argile s'effondre. "

Les scientifiques n'ont examiné que les données InSAR collectées pendant la période de sécheresse entre 2007 et 2010. Depuis, La Californie a connu une sécheresse plus sévère, de 2012 à 2016.

"Je pense qu'il est sûr de dire que la dernière sécheresse a peut-être causé au moins autant, ou même plus, affaissement et compactage permanent dans la région que le précédent, " Smith a déclaré. Il a souligné les données InSAR récentes non incluses dans cette étude montrant un affaissement supplémentaire de la récente sécheresse.

Améliorer la recharge

Une façon pour les agriculteurs de la région d'atténuer le problème, Chevalier a dit, est d'éviter de puiser l'eau des couches d'argile et de pomper à la place des couches de sable et de gravier, qui se rechargent plus facilement et sont moins sensibles au compactage permanent.

Jusque récemment, cependant, distinguer les couches d'argile du sable et du gravier de la surface nécessitait le forage de puits coûteux. Mais le groupe de Knight teste une nouvelle méthode électromagnétique géophysique qui consiste à piloter un hélicoptère équipé d'instruments capables d'imager le sous-sol depuis les airs pour créer une carte tridimensionnelle de l'argile, dépôts de sable et de gravier.

"Avec le bon outil géophysique, " Chevalier a dit, "on peut non seulement mieux comprendre la composition du sous-sol, mais aussi aider à guider les efforts de pompage et de recharge des eaux souterraines."