En California, la cantidad de agua que sale de los acuíferos bajo la región agrícola más productiva del estado supera con creces la que vuelve a filtrarse. Esta extracción excesiva y desenfrenada ha hecho que el terreno de gran parte de la región se hunda como una esponja exprimida, lo que reduce de forma permanente la capacidad de almacenamiento de agua subterránea y daña las infraestructuras.
Esta tendencia —y una norma estatal de 2014 que exige una gestión sostenible de las aguas subterráneas— ha despertado interés en recargar los acuíferos del Valle Central de California mediante la inundación controlada del terreno que se encuentra sobre ellos. Sin embargo, hasta ahora no había una forma fiable de saber dónde sería más eficaz este tipo de solución.
«El terreno se hundirá otros 13 pies o más en algunos lugares durante los próximos 20 años, a menos que disminuya el bombeo».
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Algunas zonas del Valle Central se hundieron hasta 28 pies durante la primera mitad del siglo XX y, en las últimas décadas, ciertos lugares han descendido casi 8 pulgadas al año. El modelo del nuevo estudio, publicado en la revista Water Resources Research, indica que el terreno se hundirá otros 13 pies o más en algunos lugares durante los próximos 20 años, a menos que disminuya el bombeo.
Incluso en un escenario en el que el bombeo nunca supera la cantidad de agua que entra en los acuíferos, el modelo predice que el terreno seguirá hundiéndose debido a los efectos de la sobreexplotación anterior.
«El sistema tiene un desfase temporal», afirma la geofísica Rosemary Knight, autora principal del estudio y profesora de la Facultad de Ciencias de la Tierra, la Energía y el Medio Ambiente de la Universidad de Stanford. «La única forma de detenerlo es actuar estratégicamente con el agua disponible para la recarga».
«¿Adónde va el agua?»
En un año normal, el agua de los canales, embalses y ríos basta para la mayor parte del riego en el Valle Central, mientras que los acuíferos aportan un complemento. Sin embargo, durante los últimos años de sequía, los suministros de agua superficial fueron insuficientes y los agricultores que contribuyen a la industria agrícola regional, valorada en 17.000 millones de dólares, dependieron más de las aguas subterráneas.
«Se combinan todos los factores para crear una tormenta perfecta: una extensa industria agrícola, pocas precipitaciones, temperaturas cálidas, la necesidad de bombear agua subterránea y abundante arcilla propensa a la subsidencia», afirma Knight.
Las arcillas de esta zona, que se compactan cuando se bombea el agua hasta secarlas, también suelen ser ricas en arsénico, que el bombeo intensivo puede liberar en los suministros de agua. «Así que hay problemas tanto de cantidad como de calidad del agua», afirma Knight.
Los métodos de recarga que ya se utilizan o se están considerando seriamente en California consisten en inundar campos o huertos durante los meses de invierno, o crear estanques de recarga que funcionen todo el año.
«La pregunta clave es: ¿adónde va el agua?», afirma Knight. «Si se va a inundar el campo de un agricultor, hay que asegurarse de que vaya a funcionar».
Combinación de datos
Para saber adónde irá el agua bajo tierra, es necesario cartografiar los intrincados canales de arena y grava que se entrelazan entre arcillas y limos densamente compactados. En California, esa información suele proceder de los informes que las empresas de perforación presentan a los organismos reguladores estatales. Obtenerlos resulta caro y no abarcan las zonas entre los pozos perforados ni las que hay debajo de ellos. Por ello, el método más habitual para abordar la subsidencia es reactivo.
«Si gestionamos las aguas de forma proactiva, podemos evitar una pérdida irrecuperable de capacidad de almacenamiento», afirma el autor principal, Ryan Smith, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Misuri, quien realizó la investigación como estudiante de doctorado en geofísica.
El nuevo método, que combina dos tipos de datos de teledetección, podría aplicarse en grandes regiones agrícolas con un coste relativamente bajo. Knight y Smith analizaron la estructura de las capas de arena y arcilla, medidas en un estudio anterior mediante señales electromagnéticas transmitidas desde un helicóptero en tres lugares del condado de Tulare, a unas 45 millas al sur de Fresno, California. También procesaron datos de imágenes satelitales públicas para medir cuánto se había hundido el terreno.
«Me di cuenta de que ambos conjuntos de datos estaban relacionados con el contenido de arcilla», afirma Smith. «Pensé que, si había una forma matemática de conectar ambos, podríamos crear un modelo predictivo de la subsidencia». El estudio describe un método para adaptar algoritmos matemáticos y físicos existentes e integrar los dos conjuntos de datos en un solo modelo.
Solo una pequeña franja de California se ha cartografiado con ambos tipos de datos de teledetección, señala Tim Godwin, geólogo ingeniero sénior del Departamento de Recursos Hídricos de California, que ha respaldado los esfuerzos de Knight por ampliar los estudios electromagnéticos aerotransportados en el estado. Sin embargo, a medida que aumenten estos conjuntos de datos, combinarlos con herramientas para predecir el hundimiento ayudará a responder preguntas sobre las mejores formas de cumplir los objetivos de sostenibilidad, afirma.
«Los gestores de aguas subterráneas podrán predecir con mayor precisión la susceptibilidad a la subsidencia y tendrán más confianza en los proyectos propuestos», afirma.
Según Smith, la subsidencia podría ser aún más grave en los próximos años de lo que indica el modelo actual si las empresas perforadoras profundizan los pozos de la región para hacer frente a futuras escaseces de agua.
«Aún hay acuíferos más profundos, en gran medida sin explotar, que sufrirían una pérdida drástica de presión si se bombeara agua de ellos», afirma. «Eso haría que las arcillas se compactaran más que en las partes del acuífero que se utilizan hoy».
El trabajo recibió financiación de la Fundación Gordon y Betty Moore y de una beca de la Fundación Nacional de Ciencias.
