重要な地下水が渇水から回復しない可能性がある

重要な地下水が渇水から回復しない可能性がある地球

ハリケーンや山火事と並んで、気候変動の影響としてもうひとつ重要でありながら、あまり話題にならないものがあります。

それは、地下水の枯渇によって悪化する有害な水と地盤の沈下です。

雪や雨で降った水は、土の層の間を通って地中深くに浸透し、帯水層と呼ばれるスポンジのような地下の浴槽に溜まります。

農家は、地上の水源から十分な水が得られないとき、この地下水に大きく依存して作物を灌漑します。

カリフォルニア州民の約85%も、水の供給の一部を地下水に頼っています。

全世界では約20億人が地下水に依存していると言われています。

しかし、地下水の過剰使用と渇水が相まって、地表が沈下し、道路、建物、下水管、水道管などの重要なインフラにダメージを与えています。

カリフォルニア大学リバーサイドの新しい研究によると、地下水は渇水から回復するまでに平均3年かかることがわかっています。

この種の研究としては最大規模のもので、この回復時間は人間活動に影響されていない帯水層にのみ適用され、過剰な汲み上げが行われている地域では回復時間がさらに長くなる可能性があることがわかりました。

渇水後に地下水位が回復するためには、新たな降水が土壌に浸透し、枯渇した帯水層を涵養する時間が必要です。

研究者らは、地下水位が深い地域では、このプロセスに数年以上かかることを示しています。

UCRの地下水水文学者であり、本研究の共著者であり、本プロジェクトの主任研究員でもあるHoori Ajami氏は、「地下水の涵養1水文学において涵養、または地下水涵養は、地表の水が地下浸透して帯水層に水が供給されること。を行わずに地下水を汲み上げれば、地下水位は下がり続け、汲み上げコストが上昇し、土地は沈んでしまいます。」と説明します。

Journal of Hydrology誌に掲載された本研究は、渇水に対する地下水の反応を大陸規模で調査した初めての成果です。

地下水の枯渇に関するこれまでの研究は、ほとんどがモデルによるシミュレーションに基づいており、対象地域も限られていました。

今回の研究では、米国内の600の井戸で30年間にわたって行われた毎日の測定結果に基づいています。

その結果、雨水による枯渇が地下水の枯渇になるまで、平均して約2年かかることがわかりましたが、中には15年かかるケースもありました。

長いタイムラグのために、その影響はすぐには感じられません。

しかし、その影響は深刻です。

地下水の枯渇と揚水が組み合わさると、地盤沈下と呼ばれる地表面の緩やかで不均一な低下が起こります。

「これは、カリフォルニア州のセントラル・バレーで知られている問題で、気候要因と過剰な揚水によって悪化しています。地盤沈下は、インフラ、建物、道路に不可逆的なダメージを与えます。」とAjami氏は言います。

地盤が変動して水位が下がると、ヒ素などの土壌中の汚染物質が動員され、水を汚染する可能性があります。

沿岸部では、干ばつや揚水によって枯渇した帯水層が塩分を含んだ海水で満たされ、地下水が飲料や農業に使用できなくなることもあります。

「水量の問題から始まって、最終的には水質の問題に行き着くのです。」とAjami氏は言います。

「過剰な揚水は地下水位を低下させ、帯水層の回復がますます困難になるという負のスパイラルに陥ります。」と、研究の共同執筆者であるAdam Schreiner-McGrawは付け加えます。

地球が温暖化し続ける中で避けられない長期的な干ばつの被害を軽減するために、研究者たちはいくつかの提言をしています。

多くの気候モデルでは、雨の強さが増しています。

雨水を貯めることで帯水層を涵養し、回復プロセスを早めることができます。

また、地下水の枯渇が深刻な地域では、農家が灌漑の効率を高め、アーモンド、ピスタチオ、クルミなどの多年草を、水の消費量が少ない一年草に切り替えることも提案しています。

「地下水を含めた気候予測を改善し、地下水の状況とその保護方法をより的確に把握する必要があります。今あるものをよりよく管理する方法があるのです。」とAjami氏は言います。

Published by University of California – Riverside. Adam P. Schreiner-McGraw et al, Delayed response of groundwater to multi-year meteorological droughts in the absence of anthropogenic management, Journal of Hydrology (2021). DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.126917
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