Скільки підземних вод втратила Центральна долина Каліфорнії під час посухи 2012–2016 рр. Сяо - 2017

Департамент географії, Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Кафедра цивільної та екологічної інженерії Каліфорнійського університету, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Департамент географії, Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Департамент цивільної та екологічної інженерії Х'юстонського університету, Х'юстон, Техас, США

Департамент географії, Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Листування: Д. П. Леттенмаєр,

Департамент географії, Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Кафедра цивільної та екологічної інженерії Каліфорнійського університету, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Департамент географії, Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Департамент цивільної та екологічної інженерії Х'юстонського університету, Х'юстон, Техас, США

Департамент географії, Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Листування: Д. П. Леттенмаєр,

Анотація

1. Вступ

Використання підземних вод у Центральній долині (КВ) широко поширене і становить частину дефіциту поверхневих вод під час посухи, а також (дещо меншою мірою) у незасушні роки [Бертольді та ін., 1991]. Протягом періоду 2003–2010 рр, Фаміглієтті та ін. [2011] підрахував загальне споживче використання підземних вод у CV на

20 км 3 на основі поєднання моделювання водного балансу та супутникових даних експерименту з відновлення сили та клімату (GRACE). Вони продемонстрували, що CV зазнав збільшення виснаження підземних вод приблизно з 2000 року. Проте, сукупне використання підземних вод недостатньо відстежується, а сховище підземних вод (GWS) важко оцінити [Famiglietti та ін., 2011]. Крім того, поки [Фаміглієтті та ін., 2011] та інші (наприклад, [Скенлон та ін., 2012]) використовували дані GRACE для спроби задокументувати зміни в сховищах підземних вод у Каліфорнії та інших регіонах, ефективний відбиток GRACE становить близько 250 000–500 000 км 2, що значно перевищує площу CV (

52 000 км 2) і навіть усього басейну річки Сакраменто-Сан-Хоакін (

154000 км 2). Це робить інтерпретацію оцінок виснаження підземних вод на основі GRACE слабкою (див. Напр., Скенлон та ін., 2012 та розділ 3 цього документу). Більше того, хоча кілька досліджень CV погоджуються, що його запас підземних вод зменшився з середини 2000-х [Фаміглієтті та ін., 2011 р .; Скенлон та ін., 2012 р .; Фаміглієтті, 2014; Chen et al., 2016], жоден не досліджував роль посухи 2012–2016 рр. У зберіганні підземних вод.

Тут ми оцінюємо зміни зберігання підземних вод у CV, а також басейни річок Сакраменто-Сан-Хоакін-Туларе (SSJT) за період з квітня 2002 року по вересень 2016 року, використовуючи підхід водного балансу, з акцентом на виснаженні підземних вод. Ми використовуємо спостереження in situ якнайбільше, і використовуємо кілька оцінок, де це можливо, щоб забезпечити основу для оцінки невизначеності. Ми також порівнюємо наші оцінки водного балансу з оцінкою GRACE.

2 Дані та методи

де , Питанняв, і Питанняout представляють опади над басейном та поверхневий потік всередину та назовні (як потоку, так і в каналах), відповідно. ΔSM - зміна вологості ґрунту, ΔSWE - зміна еквівалента снігової води, ET - випаровування та Δ - зміна поверхневих запасів води (переважно у водосховищах). Умови зберігання визначаються як зберігання в перший день кожного місяця (отже, зміна сховища - це сховище в перший день поточного місяця мінус зберігання в перший день попереднього місяця), а потоки усереднюються за місяць.

2.1 Опади ()

Ми використовували сітку дані Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA)/Університету Вашингтона (UW) щодо контролю засухи [Мао та ін., 2015 рік; Сяо та ін., 2016], PRISM (кліматична група PRISM, Університет штату Орегон, http://prism.oregonstate.edu), DayMet [Торнтон та співавт., 1997] та nClimGRID [Восе та ін., 2014] на місячному рівні агрегування. Ми використовували декілька наборів даних, щоб дати оцінку невизначеності, визнаючи, що є дані спільних даних у станції, що лежать в основі різних набори даних. Ми агрегували всі набори даних від їх власних просторових роздільних здатностей до просторової роздільної здатності 1/16 градуса, використовуючи техніку інтерполяції найближчого сусіда, а потім оцінили просторові середні значення за CV та SSJT.

2.2 Евапотранспірація (ET)

2.3 Вологість грунту

Ми взяли варіації вологості ґрунту в частинах, що не зрошуються, з трьох LSM. Ми виявили, що еквівалентний потік, пов'язаний з різницею вологості ґрунту від початку до кінця періоду нашого аналізу, був невеликим щодо варіацій та ET з різних джерел, які ми розглядали, і, отже, ми використовували ΔSM від Ноя-MP (який мав варіації SM, які були проміжними між двома іншими моделями) у всіх наших обчисленнях. Що стосується зрошуваних ділянок басейну, ми припускали, що вологість грунту близька до місткості поля і не змінюється з року в рік. Щодо тих територій, які були виведені з виробництва під час посухи 2012–2016 рр. (Див. Вище), ми припустили, що на момент виведення землі з експлуатації СМ мала польову потужність, і що до вересня 2016 р. Вона відмовилася від величина, що не зрошується. Загалом, навіть внесок ЗМ у зрошувану площу, виведену з виробництва, був незначним щодо інших потоків; отже, альтернативні припущення відносно мало впливають на наші результати.