Исследование прогнозирует будущие уровни воды в важнейшем сельскохозяйственном водоносном горизонте

Если текущие тенденции орошения сохранятся, 69% запасов подземных вод в Высоких равнинах (High Plains Aquifer) в Канзасе будут истощены в течение 50 лет. Однако немедленное сокращение водопользования может продлить срок службы водоносного горизонта и увеличить чистый объем сельскохозяйственного производства до 2110 года.

Эти выводы являются частью недавно опубликованного исследования профессора гражданского строительства Дэвида Стьюарда и его коллег из Университета штата Канзас. Исследование изучает будущую доступность подземных вод в водоносном горизонте Высоких равнин (также называемом Огаллала) и то, как сокращение использования повлияет на скот и урожай. Этот горизонт обеспечивает 30% орошения из подземных вод в стране и является наиболее важным для сельского хозяйства источником орошения в Канзасе.

Исследование «Использование неустойчивых запасов подземных вод для сельскохозяйственного производства в водоносном горизонте Высоких равнин Канзаса, прогнозы до 2110 года» опубликовано в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). На его выполнение ушло четыре года, финансирование осуществлялось Национальным научным фондом (NSF), Министерством сельского хозяйства США и Институтом сельского транспорта Университета штата Канзас.

Используя данные об уровнях грунтовых вод в прошлом и настоящем, Стьюард и коллеги разработали статистическую модель, которая спрогнозировала снижение уровня подземных вод в западном Канзасе на следующие 100 лет и его влияние на скотоводство и растениеводство.

Согласно их модели, к 1960 году было использовано 3% воды водоносного горизонта. К 2010 году этот показатель вырос до 30%. Прогнозируется, что к 2060 году будет использовано дополнительно 39% запасов горизонта, что приведет к потере 69% его подземных вод при текущих темпах использования. После истощения для полного восстановления водоносного горизонта при текущих темпах пополнения может потребоваться в среднем от 500 до 1300 лет.

Хотя водоносный горизонт Высоких равнин будет продолжать истощаться, исследователи прогнозируют дальнейшее повышение эффективности водопользования в течение следующих 15–20 лет. В результате, хотя пик водопользования ожидается около 2025 года, производство кукурузы и говядины в западном Канзасе будет расти до 2040 года. Дальнейшее развитие зависит от решений по сокращению водопользования в ближайшем будущем.

Команда смоделировала несколько гипотетических сценариев, снижающих текущую скорость откачки на 20%, 40%, 60% и 80%. Стьюард отметил, что 80% были выбраны, так как это значение близко к естественной скорости пополнения водоносного горизонта, которая составляет около 15% от текущей скорости откачки.

«Основная идея заключается в том, что если мы сможем экономить воду сегодня, это существенно увеличит количество лет, в течение которых в Канзасе будет существовать орошаемое земледелие, — сказал Стьюард. — Мы получим больше урожая в будущем и больше общего объема производства с каждой единицы воды, поскольку эффективность, как ожидается, будет расти».