Depuis les airs, les scientifiques cartographient les «chemins rapides» pour recharger les eaux souterraines de Californie

Il y a des milliers d’années, au cours de la dernière période glaciaire, des rivières coulaient des glaciers géants de la Sierra Nevada jusqu’à la vallée centrale, se creusant dans la roche et creusant des canaux à une époque où le niveau de la mer était à environ 400 pieds plus bas. Lorsque les glaciers se sont retirés, l’eau de fonte a coulé et a enterré les canaux de la rivière dans les sédiments.

Ces canaux laissés par d’anciennes rivières se cachent sous la vallée centrale de Californie. Les scientifiques les appellent des paléovallées ou des dépôts incisés de remplissage de vallée. Jusqu’à 100 pieds de profondeur et plus d’un mile de large par endroits, ils sont remplis de sable grossier, de gravier et de galets.

Parce que ces paléovallées sont très perméables, les scientifiques les ont désignées comme des voies idéales pour que l’eau percole rapidement et recharge les eaux souterraines. Cela rend les canaux souterrains particulièrement précieux maintenant dans la vallée centrale, où les puits agricoles et les pompes continuent de faire baisser les niveaux des eaux souterraines, et où les gestionnaires des agences de l’eau recherchent des zones pour capter les eaux de crue afin de reconstituer les aquifères épuisés lors des prochaines grandes inondations en Californie.

Les paléovallées sont des caractéristiques géologiques rares dans la vallée centrale, où une grande partie du sol présente des couches d’argile et de limon imperméables qui empêchent le mouvement descendant de l’eau. Grâce à des années de recherches minutieuses, les scientifiques ont rassemblé des données pour identifier quelques-unes de ces zones, mais ils pensent qu’il pourrait y en avoir une douzaine ou plus le long du bord oriental de la vallée centrale.

Dans une nouvelle étude, les scientifiques ont pour la première fois produit une carte détaillée de l’une de ces paléovallées, située sur le cône alluvial de la rivière Kings entre Fresno et Selma. En pilotant un hélicoptère équipé d’un système d’imagerie électromagnétique, ils ont collecté des données pour observer efficacement sous le sol et cartographier ce qu’ils disent être l’une des « voies rapides » pour recharger les aquifères de la vallée.

« La question centrale est de savoir s’il existe un moyen efficace de trouver ces caractéristiques massives qui pourraient fournir l’infrastructure naturelle dont nous avons besoin pour recharger les eaux souterraines de la Californie ? » a déclaré Rosemary Knight, professeur de géophysique à l’Université de Stanford et auteur principal de l’étude. « Nous avons besoin d’un moyen rapide, fiable et rentable de trouver ces voies. »

Knight et d’autres scientifiques de Stanford se sont concentrés sur une paléovallée qui commence à la rivière Kings, en amont de Centerville, et s’étend sur au moins 29 miles vers la ville d’Easton, s’étendant sur plus d’un mile de diamètre. En collaboration avec le co-auteur de l’étude Graham Fogg, professeur émérite d’hydrogéologie à l’UC Davis, les scientifiques ont produit une carte tridimensionnelle de la paléovallée et confirmé son emplacement exactement là où Fogg et ses collègues l’avaient découvert lors de recherches précédentes.

Knight a déclaré que l’étude, qui a été publiée jeudi dans la revue Lettres de recherche environnementaleont montré qu’un système électromagnétique aéroporté peut cartographier efficacement d’autres canaux à grande échelle qui pourraient servir de voies d’eau pour la recharge gérée des aquifères.

Lorsque l’hélicoptère a survolé la zone en 2020, il a suspendu une grande boucle d’émetteur hexagonale en dessous. Développé au Danemark, le système utilise l’électricité pour créer un champ magnétique. Alors qu’il plane au-dessus de la terre, le système mesure le degré auquel différents matériaux souterrains résistent au passage du courant électrique. Ces données fournissent une coupe transversale du sous-sol jusqu’à environ 1 000 pieds.

Knight a comparé cela à une IRM de la terre ou à l’utilisation d’un détecteur de métal pour trouver du métal enfoui en fonction de ses propriétés électriques.

Bien que la pratique de la recharge des aquifères existe depuis des décennies, elle a pris une nouvelle importance car de nombreuses régions de Californie cherchent à se conformer à la loi de 2014 sur la gestion durable des eaux souterraines de l’État. Destinée à lutter contre le pompage excessif des eaux souterraines, la loi exige que de nombreuses agences locales équilibrent l’utilisation de l’eau avec les approvisionnements disponibles d’ici 2040.

Pendant la sécheresse actuelle, qui a entraîné la période de trois ans la plus sèche jamais enregistrée, les exploitations agricoles de la vallée centrale ont continué à dépendre fortement du pompage des eaux souterraines. À mesure que les niveaux d’eau baissent, un nombre croissant de propriétaires ruraux se retrouvent avec des puits secs.

Dans le même temps, le réchauffement climatique intensifie les variations climatiques extrêmes de la Californie. En plus d’aggraver les sécheresses, le changement climatique devrait entraîner des inondations plus intenses.

« L’utilisation des eaux de crue pour récupérer et se préparer à la prochaine sécheresse doit être un élément essentiel de notre stratégie d’eau douce », a déclaré Knight. « Nous devons puiser dans ce réseau naturel de voies pour faire descendre l’eau et la faire sortir dans la vallée. »

Il y a une grande quantité d’espace souterrain pour stocker l’eau. On estime que 140 millions d’acres-pieds d’eau ont été épuisés dans la vallée centrale, soit environ trois fois la capacité de stockage totale de tous les réservoirs d’eau de surface de la Californie.

« Si l’on cherche un endroit pour mettre de l’eau, c’est clairement sous terre », a déclaré Fogg. « Dans le cadre du changement climatique, avec plus d’eau provenant des inondations et plus de désir de détourner une partie de ces eaux de crue pour la recharge, il est encore plus important de savoir où vous pourriez mettre cette eau et l’infiltrer relativement rapidement. »

Deux autres paléovallées ont été découvertes ailleurs dans la vallée centrale, dont une près de la rivière américaine dans le comté de Sacramento et une dans la région de Modesto, a déclaré Fogg. Il a déclaré que les taux d’infiltration d’eau sur le site du comté de Sacramento ont été estimés à 60 fois plus élevés que dans d’autres endroits de la région.

Fogg a appelé ces mini-canyons cachés « les vallées de Yosemite des sites de recharge, en termes de leur caractère spécial ». C’est là que s’arrête l’analogie, car les paléovallées sont beaucoup moins profondes.

Lorsque davantage de ces emplacements de recharge spéciaux seront trouvés, a déclaré Fogg, les gestionnaires des agences de l’eau pourraient non seulement accomplir plus de recharge, mais également établir des réserves pour minimiser la contamination qui pourrait s’écouler de la terre vers l’aquifère.

« J’ai toujours pensé qu’il nous incombe de savoir où ils se trouvent afin de pouvoir les exploiter et les protéger », a déclaré Fogg.

Il a dit qu’il pense que le principal avantage pratique de la recherche est que l’État « utilise ces méthodes pour trouver celles qui ne sont pas encore découvertes ».

Erica Gies, journaliste et auteur, a écrit sur le travail des scientifiques révélant les anciens canaux fluviaux dans son livre « L’eau gagne toujours : prospérer à l’ère de la sécheresse et du déluge ». Gies dit qu’ils font partie des innovateurs de ce qu’elle appelle le mouvement Slow Water.

« Ils cherchent à restaurer l’espace pour que l’eau ralentisse sur la terre », a déclaré Gies. « Recharger les paléovallées, c’est trouver de l’espace pour que l’eau ralentisse sur terre et se déplace sous terre pour guérir la connexion et la relation entre la surface et la nappe phréatique, ce qui est vraiment la raison d’être de l’eau lente. »

Gies a déclaré que la technologie d’imagerie électromagnétique est un « changeur de jeu » pour trouver plus de paléovallées, qui, selon elle, ont un grand potentiel de recharge.

Une fois que la science est terminée et que les caractéristiques sont cartographiées, a déclaré Gies, « vient ensuite le travail de décider, allons-nous réserver cette terre à cette fin ? Comment cela va-t-il fonctionner ? Comment allons-nous lui apporter de l’eau ? ? »

« J’espère que les décideurs de l’État et des régions locales pourront comprendre leur importance et les utiliser pour se recharger », a déclaré Gies.

Une fois les sites optimaux pour la recharge localisés, les agences pourraient construire des infrastructures pour déplacer l’eau vers des bassins où elle s’infiltrerait dans le sol. Ou ils pourraient trouver des zones sur les terres agricoles où les eaux de crue s’infiltreraient rapidement dans le sol.

La paléovallée qui a été cartographiée dans l’étude se trouve sous les terres agricoles.

La recherche aidera les agences à travailler sur des plans de sites de recharge des eaux souterraines, a déclaré Kassy Chauhan, directeur exécutif de la North Kings Groundwater Sustainability Agency.

« Nous avons l’intention de capturer autant que possible lorsque les années d’inondations humides viendront », a déclaré Chauhan.

Elle a déclaré que l’étude lui donnera, ainsi qu’à d’autres gestionnaires de l’eau, un outil « pour localiser correctement ces bassins afin que nous obtenions le maximum de potentiel de recharge ».

Les puits des résidents continuant de s’assécher dans la région, la stabilisation des niveaux des eaux souterraines est une priorité, a-t-elle déclaré. « Plus nous pouvons introduire d’eau dans le sous-sol, plus nous pouvons reconstituer l’aquifère, moins il y a de puits qui s’assèchent. »

2022 Los Angeles Times.
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