Сейсмические волны использованы для отслеживания пополнения грунтовых вод в Лос-Анджелесе после рекордно влажной зимы

Рекордные штормы 2023 года наполнили основные водохранилища Калифорнии до краев, обеспечив некоторое облегчение в условиях многолетней засухи. Шуцзянь Мао из Стэнфордского университета и ее коллеги использовали неожиданную технику, чтобы выяснить, сколько из этих осадков просочилось под землю в агломерации Большого Лос-Анджелеса. Они проанализировали изменения скорости сейсмических волн, проходящих через бассейн Лос-Анджелеса, отслеживая эти изменения в пространстве и времени с января по октябрь 2023 года.

Как сообщила Мао на ежегодном собрании Сейсмологического общества Америки (SSA) в 2024 году, исследование показало, что уровни грунтовых вод почти полностью восстановились на очень малых глубинах — около 50 метров ниже поверхности. Однако лишь около 25% грунтовых вод, потерянных за последние два десятилетия, пополнилось на глубинах около 300 метров и более. Вероятно, это связано с тем, что дождевой воде сложнее просочиться в более глубокие слои земли.

«Это означает, что одного рекордного года штормов недостаточно для восстановления истощения грунтовых вод, накопленного за последние засухи. Для полного восстановления глубокого водоносного горизонта требуется гораздо больше влажных лет», — сказала Мао. Она отметила, что на грунтовые воды приходится более 60% водоснабжения Калифорнии в засушливых условиях.

Исследователи использовали данные 65 широкополосных сейсмографов Южно-Калифорнийской сейсмической сети, наблюдая за изменениями скорости распространения фоновых сейсмических колебаний, генерируемых океанами, ветрами и деятельностью человека. Скорость сейсмических волн меняется в зависимости от механического состояния материалов: при повышении уровня грунтовых вод давление в пористом пространстве среди пород увеличивается, и волны распространяются медленнее.

Оценки объема грунтовых вод, рассчитанные на основе изменения сейсмической скорости, хорошо согласовались с измерениями по скважинам и спутниковым данным. Исследователи также обнаружили значительное пополнение водоносных горизонтов в долине Сан-Габриэль и бассейне Раймонд, вероятно, из-за поверхностного или подземного стока с гор Сан-Габриэль.

Сочетание плотной сейсмической сети и острой нехватки воды сделало Лос-Анджелес идеальным местом для демонстрации того, как существующие сейсмические данные могут способствовать мониторингу и управлению водоносными горизонтами.