Câtă apă subterană a pierdut Valea Centrală a Californiei în timpul secetei 2012-2016 Xiao - 2017

Departamentul de Geografie, Universitatea din California, Los Angeles, California, SUA

Departamentul de Inginerie Civilă și de Mediu, Universitatea din California, Los Angeles, California, SUA

Departamentul de Geografie, Universitatea din California, Los Angeles, California, SUA

Departamentul de Inginerie Civilă și de Mediu, Universitatea din Houston, Houston, Texas, SUA

Departamentul de Geografie, Universitatea din California, Los Angeles, California, SUA

Corespondență cu: D. P. Lettenmaier,

Departamentul de Geografie, Universitatea din California, Los Angeles, California, SUA

Departamentul de Inginerie Civilă și de Mediu, Universitatea din California, Los Angeles, California, SUA

Departamentul de Geografie, Universitatea din California, Los Angeles, California, SUA

Departamentul de Inginerie Civilă și de Mediu, Universitatea din Houston, Houston, Texas, SUA

Departamentul de Geografie, Universitatea din California, Los Angeles, California, SUA

Corespondență cu: D. P. Lettenmaier,

Abstract

1. Introducere

Utilizarea apei subterane în Valea Centrală (CV) este larg răspândită și face parte din lipsa apei de suprafață în timpul secetei, precum și (într-o măsură ceva mai mică) în anii nondrought [Bertoldi și colab., 1991]. În perioada 2003–2010, Famiglietti și colab. [2011] consumul total estimat al apelor subterane în CV la

20 km 3, pe baza unei combinații de modelare a echilibrului apei și a datelor prin satelit de recuperare a gravitației și a climatului (GRACE). Au arătat că CV-ul a cunoscut o epuizare crescută a apei subterane începând cu aproximativ 2000. Cu toate acestea, utilizarea agregată a apelor subterane nu este bine monitorizată, iar depozitarea apei subterane (GWS) este dificil de evaluat [Famiglietti și colab., 2011]. În plus, în timp ce [Famiglietti și colab., 2011] și altele (de exemplu, [Scanlon și colab., 2012]) au folosit datele GRACE pentru a încerca să documenteze modificările stocării apelor subterane în California și în alte părți, amprenta efectivă a GRACE este de ordinul 250.000-500.000 km 2, care depășește cu mult aria CV-ului (

52.000 km 2) și chiar din întregul bazin al râului Sacramento - San Joaquin

154.000 km 2). Acest lucru face ca interpretarea estimărilor bazate pe GRACE ale epuizării apelor subterane să fie specifică CV-ului (vezi de ex., Scanlon și colab., 2012 și secțiunea 3 aici). Mai mult, în timp ce mai multe studii ale CV-ului sunt de acord că stocarea apei subterane a scăzut de la mijlocul anilor 2000 [Famiglietti și colab., 2011; Scanlon și colab., 2012; Familii, 2014; Chen și colab., 2016], niciunul nu a examinat rolul secetei 2012-2016 asupra stocării apelor subterane.

Aici estimăm modificările stocării apelor subterane în CV, precum și în bazinele râului Sacramento - San Joaquin - Tulare (SSJT) în perioada aprilie 2002 - septembrie 2016 utilizând o abordare a echilibrului apei, cu accent pe epuizarea apelor subterane. Folosim observații in situ în cea mai mare măsură posibilă și folosim estimări multiple acolo unde este posibil pentru a oferi o bază pentru estimarea incertitudinii. De asemenea, comparăm estimările noastre bazate pe balanța de apă cu o estimare bazată pe GRACE.

2 Date și metode

Unde , Îin si Îafară reprezintă precipitații peste bazin și debitul de suprafață în interiorul și în afară (fie ca flux de curent sau în canale), respectiv. MSM este schimbarea umidității solului, WSWE este o schimbare echivalentă cu apa de zăpadă, ET este evapotranspirație și Δ este schimbarea stocării apei de suprafață (în principal în rezervoare). Termenii de stocare sunt definiți ca stocare în prima zi a fiecărei luni (prin urmare, modificarea stocării este stocarea în prima zi a lunii curente minus stocarea în prima zi a lunii anterioare), iar fluxurile sunt mediate pe parcursul lunii.

2.1 Precipitații ()

Am folosit grill date de la Universitatea din California Los Angeles (UCLA)/Universitatea din Washington (UW) monitor de secetă [Mao și colab., 2015; Xiao și colab., 2016], PRISM (PRISM Climate Group, Oregon State University, http://prism.oregonstate.edu), DayMet [Thornton și colab., 1997] și nClimGRID [Vose și colab., 2014] la nivelul agregării lunare. Am folosit mai multe seturi de date pentru a furniza o estimare a incertitudinii, recunoscând că există date comune în datele stației care stau la baza diferitelor seturi de date. Am agregat toate seturile de date de la rezoluțiile lor spațiale native la rezoluția spațială de 1/16 grade folosind cea mai apropiată tehnică de interpolare a vecinilor și apoi am estimat mediile spațiale pe CV și SSJT.

2.2 Evapotranspirația (ET)

2.3 Umiditatea solului

Am luat variații de umiditate a solului peste porțiunile neirigate ale domeniului de la cele trei LSM. Am constatat că fluxul echivalent asociat cu diferențele de umiditate a solului de la începutul până la sfârșitul perioadei noastre de analiză a fost mic în raport cu variațiile în și ET din diferitele surse pe care le-am considerat și, prin urmare, am folosit ΔSM de la Noah - MP (care avea variații SM care erau intermediare între celelalte două modele) în toate calculele noastre. Pentru porțiunile irigate din bazin, am presupus că umiditatea solului este aproape de capacitatea câmpului și nu s-a modificat de la an la an. Pentru acele suprafețe care au fost scoase din producție în timpul secetei 2012–2016 (a se vedea mai sus), am presupus că la momentul scoaterii terenului din producție, SM se afla la capacitatea de câmp și că, până în septembrie 2016, a refuzat să valoarea neirigată. În general, chiar și contribuția schimbării SM la suprafața irigată scoasă din producție a fost mică în raport cu alte fluxuri; prin urmare, ipotezele alternative fac relativ puține diferențe în rezultatele noastre.