Livelli delle acque sotterranee nel mondo in rapido calo, spesso con tassi accelerati
La crisi delle risorse idriche sotterranee
Le riserve di acqua sotterranea stanno diminuendo in falde acquifere in tutto il mondo, secondo uno studio innovativo che ha rilevato un’accelerazione dei tassi di declino negli ultimi quarant’anni in quasi un terzo delle falde acquifere esaminate.
• La crisi delle risorse idriche sotterranee
• Il declino dell’acqua sotterranea
• La gestione delle risorse idriche sotterranee
• Impatto dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche
• Le sfide della gestione delle acque sotterranee
Molti centri agricoli si trovano di fronte a un futuro incerto poiché il cambiamento climatico minaccia la disponibilità di acqua in tutto il mondo. L’acqua sotterranea ha a lungo agito come un tampone climatico, fornendo una fonte di acqua dolce per le comunità con precipitazioni irregolari. Tuttavia, l’attività umana ha scatenato un circolo vizioso che mette a rischio questa risorsa cruciale: decenni di combustione incontrollata di combustibili fossili hanno causato siccità più frequenti e gravi, che a loro volta hanno portato a un maggiore affidamento sull’acqua sotterranea.
In California, gli agricoltori hanno trattato le falde acquifere sotterranee come fonti illimitate di acqua fino a quando lo stato non ha iniziato a regolamentare l’acqua sotterranea un decennio fa. A quel punto, il pompaggio sfrenato aveva già lasciato più di 20 dei bacini idrici sotterranei dello stato – arterie vitali per molti sistemi di acqua potabile della comunità – “criticamente sovrasfruttati”.
La nuova ricerca, pubblicata mercoledì sulla rivista Nature, mostra che la California non è affatto sola nel non proteggere una risorsa critica.
Il declino dell’acqua sotterranea
Il calo è stato più prevalente e più rapido nelle regioni più aride con un’agricoltura estensiva, ha scoperto un team internazionale guidato da ricercatori dell’Università della California, Santa Barbara, e dell’ETH Zürich, analizzando i dati satellitari in combinazione con singoli pozzi di monitoraggio in più di 40 paesi. L’irrigazione rappresenta circa il 70 percento dei prelievi globali di acqua sotterranea, e i ricercatori hanno scoperto che i livelli di acqua sotterranea in rapido declino erano “praticamente assenti” nelle terre non coltivate.
Tuttavia, le notizie non sono tutte negative. Le perdite a lungo termine di acqua sotterranea “non sono né universali né inevitabili”, sottolinea il team.
“I rapidi e accelerati cali dell’acqua sotterranea sono, purtroppo, diffusi a livello globale”, ha affermato Scott Jasechko, esperto di risorse idriche presso l’Università della California, Santa Barbara, che ha co-diretto lo studio. “Ma troviamo anche casi in cui i trend di declino dell’acqua sotterranea sono stati invertiti grazie a interventi intelligenti”.
In quasi la metà dei casi esaminati, i livelli di acqua sotterranea che erano in declino si sono rallentati (20 percento), hanno invertito il loro declino (16 percento) o sono aumentati (13 percento). Le inversioni sono state in gran parte il risultato dell’implementazione di politiche o regolamenti che si sono rivolti a fonti alternative come l’acqua riciclata o i flussi di fiumi deviati, hanno utilizzato tariffe stratificate o più elevate per il consumo di acqua o hanno intenzionalmente ricaricato le falde acquifere con acqua da altre fonti.
La ricerca si basa su lavori precedenti di Jasechko e Debra Perrone, un’esperta di sostenibilità idrica presso l’Università della California, Santa Barbara, che ha anche contribuito al documento Nature. Nel precedente studio, pubblicato su Science, hanno analizzato la profondità di quasi 40 milioni di pozzi di acqua sotterranea che forniscono acqua a famiglie e fattorie in tutto il mondo. Hanno scoperto che milioni di pozzi erano così poco profondi – penetrando solo 5 metri nel sottosuolo – che avrebbero potuto esaurirsi anche con cali modesti dell’acqua sotterranea.
“Stiamo già vedendo chiare prove di pozzi che si esauriscono e che hanno un impatto sulle comunità e sulle famiglie nella parte meridionale della Central Valley della California”, ha detto Jasechko, riferendosi a una delle regioni agricole più ricche del mondo.
Una delle motivazioni di questo progetto, ha detto, era mettere i cali dell’acqua sotterranea della California in un contesto globale più ampio. Così la coppia si è unita ad altri esperti di acqua di primo piano per capire i cambiamenti nei livelli di acqua sotterranea nel tempo esaminando le misurazioni effettuate nei pozzi utilizzati solo per il monitoraggio.
Hanno iniziato con circa 300 milioni di misurazioni del livello dell’acqua da 1,5 milioni di pozzi di monitoraggio e hanno determinato i confini delle falde acquifere da studi precedenti. Ma per rilevare una tendenza, avevano bisogno di un minimo di due misurazioni nel 21° secolo, separate da almeno otto anni. Ciò li ha lasciati con 170.000 pozzi in quasi 1.700 falde acquifere in tutto il mondo, il più grande set di dati mai compilato a una scala così locale.
L’analisi mostra che i rapidi cali del livello dell’acqua sotterranea di mezzo metro all’anno sono diffusi, ha detto Jasechko. “E ciò che significa praticamente, nei luoghi in cui i pozzi non sono più profondi di cinque metri sotto la falda acquifera, è che quei pozzi si esaurirebbero nel prossimo decennio se i livelli di acqua sotterranea continuassero a diminuire di mezzo metro all’anno”.
Hanno anche scoperto che i tassi di declino del livello dell’acqua sotterranea in alcune aree nella parte meridionale della Central Valley e nella vicina Cuyama Valley sono tra i più alti al mondo, ha detto Jasechko.
Le lacune e le opportunità
Studi precedenti hanno esaminato l’esaurimento dell’acqua sotterranea su scala globale, ma si sono affidati a dati satellitari o di modellazione, che non rivelano le condizioni reali a livello locale. Il team di Jasechko ha utilizzato anche dati satellitari per ottenere informazioni sui siti che mancavano di dati sui singoli pozzi, attingendo a satelliti dispiegati come parte di una collaborazione NASA-tedesca chiamata missione Gravity Recovery and Climate Experiment, o GRACE. Poiché le fluttuazioni nei livelli dell’acqua possono influenzare la gravità, gli scienziati possono utilizzare satelliti che rilevano cambiamenti nella gravità terrestre per monitorare le dinamiche dell’acqua sotterranea su larga scala.
Uno dei contributi di questo documento è l’incredibile set di dati globali che il team ha messo insieme evidenziando anche le lacune, ha detto Donald John MacAllister, uno specialista di acqua sotterranea presso il British Geological Survey che ha recensito il documento. “Ci sono ancora grandi parti della superficie terrestre che non copre”.
Lo studio copre circa i tre quarti dei prelievi globali di acqua sotterranea, inclusi tutti i prelievi significativi, con India, Pakistan e Stati Uniti tra i più grandi, ha detto MacAllister. Ma ci sono lacune significative in Cina, che è un “massiccio utilizzatore di acqua sotterranea”, ha detto. “E poi ci sono davvero grandi lacune in Africa, dove penso che l’acqua sotterranea sarà cruciale in futuro per la resilienza climatica e la risposta alla siccità, e anche in Sud America”.
Detto ciò, ha aggiunto, “questo tipo di analisi globale non è mai stato fatto prima”.
I dati erano inaccessibili o mancanti da alcuni paesi, ha detto Richard Taylor, professore di idrologia presso l’University College London che ha contribuito al nuovo studio. Ma c’è anche un bel po’ di informazioni in alcuni luoghi che visita spesso, ha detto, come l’Africa tropicale. Semplicemente non esiste nella forma di cui avevano bisogno per lo studio.
Avere dati su un arco di tempo più lungo ha il vantaggio di consentire agli scienziati di capire come l’acqua sotterranea risponde sia al cambiamento climatico che all’uso umano, ha detto Taylor, che si specializza nel garantire l’accesso all’acqua potabile e per l’irrigazione nei paesi tropicali a basso reddito.
E in molti luoghi in cui le informazioni dai singoli pozzi non erano disponibili, le prove dalle osservazioni satellitari e dagli studi di modellazione suggeriscono che i cali dell’acqua sotterranea potrebbero essere ancora più diffusi di quanto il team potesse confermare.
“Penso che una via promettente per la ricerca futura sarebbe quella di unire i punti di forza delle tecnologie basate sui satelliti come GRACE e i punti di forza delle osservazioni locali rilevanti del livello dell’acqua sotterranea che stiamo riportando qui”, ha detto Jasechko.
A differenza delle osservazioni basate sui satelliti, le informazioni dai pozzi di monitoraggio sono collegate a singole falde acquifere, ha detto Taylor. Ciò significa che le persone possono agire perché ora hanno informazioni su posizioni precise. Mostra anche che i dettagli contano, ha detto. “Una delle sorprese per noi è che hai falde acquifere fianco a fianco”.
La gestione delle risorse idriche sotterranee
Le risorse idriche sotterranee rappresentano una fonte vitale di approvvigionamento idrico per circa la metà della popolazione mondiale, inclusi circa 145 milioni di americani. L’acqua sotterranea offre un livello di resilienza che non si ottiene con l’acqua superficiale, in quanto è in grado di resistere meglio agli effetti dei cambiamenti climatici, come siccità e piogge estreme. Tuttavia, nonostante l’acqua sotterranea non sia ancora stata sviluppata come risorsa in molte parti del mondo, è evidente la sua necessità, come dimostra la siccità di sei anni che sta colpendo l’Africa orientale.
Uno studio recente ha fornito un quadro preoccupante dello stato precario di una risorsa su cui miliardi di persone dipendono. Tuttavia, è importante riconoscere i luoghi in cui le soluzioni hanno invertito la tendenza. Ad esempio, una regione in Arabia Saudita è riuscita a rallentare la velocità delle sue perdite con politiche che hanno ridotto la domanda agricola. Il bacino di Abbas-e Sharghi in Iran è riuscito a invertire il declino alla fine del secolo scorso deviando l’acqua da una diga vicina, mentre Tucson, in Arizona, ha invertito il declino con progetti di ricarica degli acquiferi che reintegrano l’acqua sotterranea inserendo acqua da altre fonti in bacini, dove poi si infiltra nuovamente nell’acquifero.
Imparare da questi tipi di misure diventerà sempre più importante man mano che le aree agricole vedranno cambiamenti nella disponibilità idrica, specialmente nelle regioni destinate a siccità più frequenti e severe. “Abbiamo scoperto che in più dell’80% dei luoghi in cui il declino delle acque sotterranee si è accelerato, c’è stata una riduzione delle precipitazioni totali negli ultimi 40 anni”, ha detto Jasechko. Questa relazione, ha aggiunto, “suggerisce un collegamento tra la variabilità climatica e il cambiamento del livello delle acque sotterranee”.
Impatto dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche
I cambiamenti nelle precipitazioni possono esacerbare le richieste sulle acque sotterranee. Ad esempio, se un agricoltore irrigava tipicamente i raccolti con acqua superficiale alimentata dallo scioglimento del manto nevoso da aprile ad agosto, un cambiamento nelle precipitazioni da neve a pioggia non solo riduce il manto nevoso, ma cambia anche il volume e la consegna delle sue acque di scioglimento, facendo sì che tutta l’acqua sia esaurita entro maggio. Di conseguenza, gli agricoltori a valle che in precedenza si affidavano all’acqua superficiale per l’irrigazione ora utilizzano l’acqua sotterranea a giugno invece che a settembre, creando una maggiore dipendenza dalle risorse idriche sotterranee come fonte di irrigazione.
Questo solleva anche la questione della selezione delle colture. “Perché coltiviamo colture molto esigenti in termini di acqua in un’area che non ha molta acqua?” ha detto Taylor. Egli cita un caso di successo ispiratore nel Bangladesh centro-occidentale, una delle regioni più povere del paese con il più grave esaurimento delle acque sotterranee. Sono riusciti a ricostituire le loro acque sotterranee passando dal riso al grano insieme a uno schema di ricarica degli acquiferi. Taylor riconosce che è una sfida chiedere alle persone di smettere di coltivare raccolti di cui dipende il loro sostentamento. Ma se i coltivatori in una regione che era il quarto produttore mondiale di riso possono cambiare, ciò offre lezioni per i coltivatori in luoghi come la California.