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Poiché le prospettive di siccità per gli Stati Uniti occidentali diventano sempre più fosche, l'attenzione si sta rivolgendo ancora una volta alle acque sotterranee, letteralmente, acqua immagazzinata nel terreno. È la fonte di acqua dolce più diffusa e affidabile della Terra, ma non è illimitato.

I pozzi che le persone scavano per accedere alle acque sotterranee forniscono quasi la metà dell'acqua utilizzata per l'agricoltura irrigua negli Stati Uniti e forniscono acqua potabile a oltre 100 milioni di americani. Sfortunatamente, il pompaggio pervasivo sta causando il calo dei livelli delle acque sotterranee in alcune aree, tra cui gran parte della San Joaquin Valley in California e le High Plains del Kansas.

Siamo un ingegnere delle risorse idriche con una formazione in diritto dell'acqua e uno scienziato dell'acqua e un analista di dati di grandi dimensioni. In uno studio recente, abbiamo mappato le posizioni e le profondità dei pozzi in 40 paesi in tutto il mondo e abbiamo scoperto che milioni di pozzi potrebbero esaurirsi se i livelli delle acque sotterranee diminuissero di pochi metri. Mentre le soluzioni variano da luogo a luogo, crediamo che la cosa più importante per proteggere i pozzi dall'esaurimento sia la gestione sostenibile delle acque sotterranee, specialmente in nazioni come gli Stati Uniti che ne usano molto.

Gli Stati Uniti hanno uno dei tassi nazionali di utilizzo delle acque sotterranee più alti al mondo. Jasechko e Perrone, 2021, CC BY-ND

Uso delle acque sotterranee oggi

Gli esseri umani hanno scavato pozzi per l'acqua per migliaia di anni. Gli esempi includono 7, Pozzi di 400 anni nella Repubblica Ceca e in Germania, 8, pozzi di 000 anni nel Mediterraneo orientale, e 10, Pozzi di 000 anni a Cipro. Oggi i pozzi forniscono il 40% dell'acqua utilizzata per l'irrigazione in tutto il mondo e forniscono acqua potabile a miliardi di persone.

Le acque sotterranee scorrono attraverso piccoli spazi all'interno dei sedimenti e del loro substrato roccioso sottostante. In alcuni punti, chiamate aree di scarico, le acque sotterranee salgono in superficie, spostandosi nei laghi, fiumi e torrenti. In altri punti, note come aree di ricarica, l'acqua penetra in profondità nel terreno, sia per precipitazioni che per perdite dai fiumi, laghi e torrenti.

Le acque sotterranee possono rimanere sotterranee per giorni o millenni, a seconda di quanto in profondità affonda, quanto facilmente si muove attraverso la roccia intorno e quanto velocemente gli umani lo pompano in superficie. Grafica per gentile concessione di USGS.

Il declino delle acque sotterranee può avere molte conseguenze indesiderabili. Le superfici del terreno affondano mentre gli strati sotterranei di argilla vengono compattati. L'intrusione di acqua di mare può contaminare le riserve di acque sotterranee e renderle troppo salate per essere utilizzate senza un trattamento ad alta intensità energetica. L'acqua del fiume può colarsi nelle falde acquifere sotterranee, lasciando meno acqua disponibile in superficie.

L'esaurimento delle acque sotterranee può anche causare il prosciugamento dei pozzi quando la superficie superiore delle acque sotterranee, nota come falda freatica, scende così lontano che il pozzo non è abbastanza profondo per raggiungerlo, lasciando il pozzo letteralmente alto e asciutto. Eppure fino a poco tempo fa si sapeva poco di quanto i pozzi globali siano vulnerabili all'esaurimento a causa del calo dei livelli delle acque sotterranee.

Non esiste un database globale di pozzi, quindi in sei anni abbiamo compilato 134 database di costruzione di pozzi unici che coprono 40 paesi diversi. In totale, abbiamo analizzato quasi 39 milioni di record di costruzione di pozzi, compresa la posizione di ciascun pozzo, il motivo per cui è stato costruito e la sua profondità.

I nostri risultati mostrano che i pozzi sono vitali per il sostentamento umano e la registrazione della profondità dei pozzi ci ha aiutato a vedere quanto siano vulnerabili i pozzi all'esaurimento.

Milioni di pozzi a rischio

La nostra analisi ha portato a due risultati principali. Primo, fino al 20 percento dei pozzi in tutto il mondo si estende a non più di 16 piedi (5 metri) sotto la falda freatica. Ciò significa che questi pozzi si prosciugheranno se i livelli delle acque sotterranee diminuiranno di pochi piedi.

Secondo, abbiamo scoperto che i pozzi più nuovi non vengono scavati significativamente più in profondità rispetto ai pozzi più vecchi in alcuni luoghi in cui i livelli delle acque sotterranee stanno diminuendo. In alcune zone, come il New Mexico orientale, i pozzi più nuovi non vengono perforati più in profondità dei pozzi più vecchi perché gli strati rocciosi più profondi sono impermeabili e contengono acqua salina. I nuovi pozzi hanno la stessa probabilità di rimanere a secco quanto i pozzi più vecchi in queste aree.

I pozzi si stanno già prosciugando in alcune località, comprese parti degli Stati Uniti occidentali. In studi precedenti abbiamo stimato che ben 1 pozzo su 30 si stava esaurendo negli Stati Uniti occidentali, e fino a 1 su 5 in alcune aree nella parte meridionale della Central Valley della California.

Le famiglie stanno già esaurendo l'acqua di pozzo nella Central Valley e nell'Arizona sudorientale. Oltre il sud-ovest, i pozzi si sono esauriti in stati diversi come il Maine, Illinois e Oregon.

Cosa fare quando il pozzo cede

Come possono adattarsi le famiglie quando il pozzo si esaurisce? Ecco cinque strategie, che hanno tutti degli svantaggi.

– Scava un nuovo, pozzo più profondo. Questa è un'opzione solo se esistono acque sotterranee fresche a profondità più profonde. In molte falde acquifere le acque sotterranee più profonde tendono ad essere più saline rispetto alle acque sotterranee meno profonde, quindi la perforazione più profonda non è altro che una soluzione temporanea. E poiché i nuovi pozzi sono costosi, questo approccio favorisce gli utenti più facoltosi delle acque sotterranee e solleva problemi di equità.

– Vendere l'immobile. Questo è spesso considerato se la costruzione di un nuovo pozzo è insostenibile. Perforare un nuovo pozzo domestico nel sud-ovest degli Stati Uniti può costare decine di migliaia di dollari. Ma vendere una proprietà che non ha accesso a un approvvigionamento idrico affidabile e conveniente può essere difficile.

– Deviare o trasportare acqua da fonti alternative, come fiumi o laghi vicini. Questo approccio è fattibile solo se le risorse idriche superficiali non sono già riservate ad altri utenti o troppo lontane. Anche se sono disponibili acque superficiali vicine, trattare la loro qualità per renderli sicuri da bere può essere più difficile che trattare l'acqua di pozzo.

– Ridurre l'uso dell'acqua per rallentare o arrestare il calo del livello delle acque sotterranee. Questo potrebbe significare il passaggio a colture che consumano meno acqua, o adottando sistemi di irrigazione che riducano le perdite d'acqua. Tali approcci possono ridurre i profitti degli agricoltori o richiedere investimenti iniziali in nuove tecnologie.

– Limitare o abbandonare le attività che richiedono molta acqua, come l'irrigazione. Questa strategia può essere difficile se i terreni irrigati forniscono raccolti più elevati rispetto ai terreni non irrigati. Recenti ricerche suggeriscono che alcuni terreni negli Stati Uniti centrali non sono adatti per l'agricoltura "a secco" non irrigata.

Le famiglie e le comunità possono adottare misure proattive per proteggere i pozzi dall'esaurimento. Per esempio, uno di noi sta lavorando a stretto contatto con Rebecca Nelson della Melbourne Law School in Australia per mappare il prelievo delle acque sotterranee permettendo, il processo di richiesta del permesso per prelevare le acque sotterranee, negli Stati Uniti occidentali.

Le agenzie statali e locali possono distribuire i permessi per le acque sotterranee in modi che aiutano a stabilizzare il calo dei livelli delle acque sotterranee nel lungo periodo, o in modi che danno priorità a determinati utenti dell'acqua. L'attuazione e l'applicazione di politiche volte a limitare l'esaurimento delle acque sotterranee può aiutare a proteggere i pozzi dall'esaurimento. Sebbene possa essere difficile limitare l'uso di una risorsa essenziale come l'acqua, crediamo che nella maggior parte dei casi, semplicemente scavare più a fondo non è un percorso sostenibile.

Debra Perrone è assistente professore di studi ambientali presso l'Università della California Santa Barbara. Scott Jasechko è un assistente professore di risorse idriche presso l'Università della California Santa Barbara.