Un método novedoso utiliza ondas sísmicas para rastrear la recarga de agua subterránea
Las borrascas sin precedentes en 2023 llenaron los principales embalses de California hasta el borde, tras una sequía extrema y duradera, pero ¿cuánta de esa lluvia récord se infiltró bajo tierra?. Un novedoso método se probó en la zona
Shujuan Mao, de la Universidad de Stanford, y sus colegas utilizaron una técnica sorprendente para responder a esta pregunta en el área metropolitana de Los Ángeles. Analizaron los cambios en la velocidad de las ondas sísmicas que viajan a través de la cuenca de Los Ángeles, rastreando estos cambios en el espacio y el tiempo entre enero y octubre de 2023.
Ondas sísmicas para analizar las aguas subterráneas
Como informó Mao en la Reunión Anual de 2024 de la Sociedad Sismológica de América (Seismological Society of America, SSA), su estudio encontró que los niveles de agua subterránea se recuperaban casi por completo a profundidades muy poco profundas, unos 50 metros debajo de la superficie. Sin embargo, sólo alrededor del 25% del agua subterránea perdida en las últimas dos décadas se repuso a unos 300 metros o más, probablemente porque a las aguas pluviales les resulta más difícil filtrarse hacia capas más profundas de la tierra.
"Eso significa que un solo año épico de borrascas no es suficiente para restaurar el agotamiento del agua subterránea acumulado durante las recientes sequías. Se necesitan muchos más años húmedos para que el acuífero profundo se recupere completamente", dijo Mao.
El agua subterránea aporta más del 60% del suministro de agua utilizado en California durante condiciones de sequía, señaló.
Mao y sus colegas son pioneros en el uso de datos sísmicos para comprender los niveles de agua subterránea en la cuenca de Los Ángeles, como complemento a otros métodos utilizados para medir los niveles de agua subterránea. El método más tradicional consiste en cavar pozos, lo cual es caro y sólo ofrece una "medición a escala puntual", explicó Mao. "No se sabe cuál es el nivel entre dos pozos, o en otras capas del acuífero más superficiales o más profundas en relación con su pozo".
Más recientemente, los investigadores han estado utilizando mediciones satelitales para detectar pequeños cambios en la deformación de la superficie de la Tierra o en el campo de gravedad , lo que funciona bien para inferir cambios en el almacenamiento de agua subterránea a lo largo del tiempo y el área. "Estas mediciones de superficie no pueden decirnos qué sucede a diferentes profundidades", dijo Mao, "pero ahí es donde nosotros, como sismólogos, podemos ayudar".
Datos sísmicos y agua subterránea
Con datos de 65 sismógrafos de banda ancha de la Red Sísmica del Sur de California, los investigadores observaron los cambios en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Los datos que utilizaron son las vibraciones sísmicas "de fondo" generadas por los océanos, los vientos y la actividad humana, no las ondas sísmicas asociadas con los terremotos.
"Estas vibraciones sísmicas de fondo son continuas, lo que nos permite medir y monitorear los cambios de velocidad sísmica continuamente", dijo Mao.
Cuando aumenta el nivel del agua subterránea, aumenta la presión en el espacio poroso entre las rocas y las ondas sísmicas se propagan más lentamente a través de esta roca porosa.
Los investigadores descubrieron que sus estimaciones de almacenamiento de agua subterránea calculadas a partir del cambio de velocidad sísmica se comparaban bien con las mediciones de almacenamiento de agua subterránea obtenidas de datos de pozos y satélites .
Los investigadores también encontraron una importante reposición de acuíferos en el Valle de San Gabriel y la Cuenca Raymond, probablemente debido a flujos superficiales o subterráneos de las montañas de San Gabriel.
La combinación de una densa red sísmica y una acuciante escasez de agua hicieron de Los Ángeles "un lugar ideal para mostrar cómo los datos sísmicos existentes pueden contribuir al seguimiento, la comprensión y la gestión de los acuíferos subterráneos", dijo Mao.
Los datos sísmicos probablemente se integrarían con muchos tipos de mediciones para producir una imagen integral de la dinámica del agua subterránea necesaria para gestionar el valioso recurso de una manera sustentable y basada en datos, agregó.
Mao, que será profesora asistente en la Universidad de Texas en Austin en agosto, dijo que aplicará técnicas sísmicas en Austin para monitorear cómo responden los acuíferos de esa región a las operaciones de recarga artificial.
Referencia
Shujuan Mao et al, Seismic Waves Used to Track LA’s Groundwater Recharge After Record Wet Winter. Seismological Society of America, 2024.