Nowo opublikowana mapa o wysokiej rozdzielczości pokazuje, że kontynentalna część Stanów Zjednoczonych zawiera oszałamiającą ilość 306 500 kilometrów sześciennych wód gruntowych, co stanowi 13-krotność objętości wszystkich Wielkich Jezior razem wziętych. Odkrycie, opublikowane przez naukowców z Uniwersytetu Princeton, stanowi najdokładniejsze jak dotąd oszacowanie ukrytych zasobów słodkiej wody w kraju, zasobu o znacznie większym znaczeniu niż wcześniej sądzono.
Ukryta łuska wodna
Przez dziesięciolecia zrozumienie zasobów wód podziemnych utrudniały trudności w bezpośrednich pomiarach. Podczas gdy wody powierzchniowe są łatwo widoczne, podziemne warstwy wodonośne pozostają w dużej mierze niewidoczne. Nowa mapa wykorzystuje ponad milion pomiarów przeprowadzonych w latach 1895–2023, a także dane satelitarne i uczenie maszynowe, aby stworzyć szczegółowy obraz aż do głębokości 392 metrów (około 1286 stóp).
Poprzednie szacunki znacznie się różniły i wynosiły od 159 000 do 570 000 kilometrów sześciennych. Najnowsze szacunki znacznie zawężają ten zakres i zapewniają rozdzielczość 10 000 razy wyższą niż wcześniejsze metody. Ta różnica nie jest tylko akademicka; zmniejszenie rozdzielczości mapy sztucznie zaniżyło szacunki o 18%, pokazując, jak ważne są dokładne dane.
Dlaczego to ma znaczenie: wody gruntowe jako rezerwa strategiczna
Odkrycie to podkreśla kluczową rolę wód gruntowych w zarządzaniu zasobami wodnymi. Hydrologowie często porównują wody powierzchniowe do konta rozliczeniowego – używanego do doraźnych potrzeb – podczas gdy wody podziemne funkcjonują jak konto oszczędnościowe, gromadzące się w czasie. Jednak do tej pory nie mieliśmy dokładnego zrozumienia, ile dokładnie znajduje się na tym koncie.
Konsekwencje są ogromne. Wody podziemne wspierają rolnictwo, przemysł i wodociągi miejskie, szczególnie w regionach suchych i półsuchych. Znajomość prawdziwego rozmiaru tych zasobów pozwala na lepsze planowanie, zwłaszcza że zmiany klimatyczne pogłębiają susze i zwiększają popyt.
Jak utworzono mapę: podejście do uczenia maszynowego
Mapa powstała poprzez połączenie danych z odwiertów, danych satelitarnych (w tym danych pochodzących z misji NASA GRACE) oraz czynników środowiskowych, takich jak opady i rodzaj gleby. Następnie zespół badawczy wytrenował model uczenia maszynowego, aby wypełnić luki i dokonać ekstrapolacji na podstawie istniejących danych.
Co ciekawe, „obciążenie” wbudowane w model – często postrzegane jako czynnik negatywny w uczeniu maszynowym – okazało się korzystne. Algorytm pośrednio uwzględnił pobór wody przez człowieka, rozpoznając w danych historycznych sygnał pompowania i wyczerpywania się wód gruntowych. Oznacza to, że mapa nie tylko pokazuje ile istnieje wody, ale także w jaki sposób jest ona wykorzystywana.
Ukryte przyłącza wód gruntowych
Mapa pokazuje, że na około 40% kontynentu Stanów Zjednoczonych poziom wody znajduje się poniżej 10 metrów pod powierzchnią. Ta niewielka głębokość ułatwia interakcje między wodami gruntowymi, roślinnością i lądem, podkreślając wzajemne powiązania tych systemów. Dane o wysokiej rozdzielczości podkreślają również regionalne różnice w dostępności wód gruntowych, co stanowi podstawę do bardziej ukierunkowanych strategii zarządzania.
„Wody gruntowe są dosłownie wszędzie i przez cały czas” – mówi Laura Condon, hydrolog z Uniwersytetu w Arizonie. „W niektórych miejscach znajdują się na głębokości 300 m, w innych na głębokości 1 m. Ale gdziekolwiek staniesz, kop w dół i gdzieś jest woda.”
Nowa mapa wód podziemnych to nie tylko osiągnięcie naukowe; jest to praktyczne narzędzie dla decydentów, rolników i wszystkich osób zainteresowanych zrównoważonym wykorzystaniem wody. Badanie unaocznia fundamentalną prawdę: wody gruntowe są istotnym, lecz często niedocenianym zasobem, a zarządzanie nim wymaga dokładnych danych i rozsądnych strategii.
