Erica Woodburn est tombée amoureuse de l'hydrogéologie – l'étude de la distribution et du mouvement des eaux souterraines – alors qu'elle était étudiante de premier cycle avec une spécialisation en géologie. "J'étais fasciné par l'idée que nous ne savons pas où et comment les eaux souterraines se déplacent la plupart du temps, et que nous ne savons pas sur quelle part nous devrons compter pour l'avenir, " elle a dit.

Aujourd'hui, Woodburn - un chercheur scientifique dans le domaine des sciences de la Terre et de l'environnement du laboratoire, et l'un des 10 lauréats de la recherche et du développement dirigés par un laboratoire en début de carrière (LDRD) annoncés en novembre - développe une nouvelle technique de modélisation qui utilise la technologie de télédétection pour comprendre "les effets du changement climatique sur l'approvisionnement en eau de la Californie, y compris l'impact des phénomènes climatiques extrêmes - tels que de fortes précipitations ou des chutes de neige suivies de longues périodes de sécheresse - que l'État a connues ces dernières années, " elle a dit.

Certains voient les précieuses réserves d'eau souterraine de la Californie comme un tampon potentiel contre des années de sécheresse, mais le problème, selon Woodburn, est que vous ne pouvez pas voir combien d'eau souterraine est réellement stockée sous nous. "Et c'est une énorme question dans la vallée centrale, qui fournit une grande partie de l'eau de l'État pour l'agriculture, industriel, et usages municipaux, " dit-elle. " Et sans aucun analogue historique des extrêmes climatiques, il est particulièrement incertain lorsque l'on essaie de prévoir comment un nouveau climat affectera nos eaux souterraines à l'avenir, " elle a ajouté.

Woodburn et son équipe de recherche utilisent le calcul haute performance au Centre national de calcul scientifique de la recherche énergétique de Berkeley (NERSC), une installation utilisateur du DOE Office of Science, pour modéliser les processus physiques en 3D de ce qu'on appelle la "zone critique" de la Terre - la zone s'étendant des eaux souterraines profondes jusqu'à la partie la plus basse de l'atmosphère.

Leur modèle sera en mesure de quantifier comment la dynamique des zones critiques telles que les changements de stockage des eaux souterraines peut affecter la disponibilité de l'eau pour la végétation, par exemple. Ils peuvent également utiliser leur modèle pour simuler comment différents scénarios de réchauffement pourraient affecter les modèles d'accumulation de neige dans la chaîne de montagnes de la Sierra Nevada, ou affecter les débits environnementaux nécessaires aux espèces en voie de disparition ou en péril.

L'équipe modélise également un bassin hydrographique en grande partie non géré dans le nord de la Californie pour comprendre les effets du changement climatique distincts de ceux de la gestion de l'eau. Ces données seront ensuite couplées aux données du satellite GRACE de la NASA dans le but d'isoler la dynamique et le comportement du stockage des eaux souterraines.

En acquérant une meilleure compréhension du cycle hydrologique de ce bassin versant, les chercheurs espèrent "utiliser leurs résultats pour informer ce qui arrivera aux eaux souterraines si différentes techniques de gestion de l'eau ou d'atténuation du changement climatique sont mises en œuvre, " elle a dit.