Separating secular depletion from drought: a detrended storage-deficit characterization of groundwater across Arizona’s Active Management Areas from GRACE observations (2002–2023)

تُعد المياه شريان الحياة في أريزونا، تلك الولاية حيث تضرب الشمس بقوة فوق صحاري شاسعة، وحيث يبرز نهر كولورادو كأمل بعيد، وأحياناً غير موثوق. لعقود من الزمن، اعتمد الناس الذين يعيشون هناك بشكل كبير على المياه المختبئة تحت أقدامهم، حيث يضخونها من خزانات جوفية عميقة للشرب، وزراعة الغذاء، وتشغيل مدنهم. لكن هذا الإمداد الخفي ليس لانهائياً، وهو يتغير بطرق يصعب رؤيتها من السطح. ولفهم ما يحدث، لجأ العلماء إلى أداة فريدة: أقمار صناعية يمكنها وزن الأرض. هذه الأقمار الصناعية، التي تعد جزءاً من مهمة تسمى "غريس" (GRACE)، لا تلتقط صوراً للأرض؛ بل تقيس التغيرات الطفيفة في الجاذبية الناتجة عن حركة المياه. فعندما تفقد منطقة ما كمية هائلة من المياه، تصبح الأرض أخف وزناً قليلاً، ويمكن للأقمار الصناعية اكتشاف هذا التحول. هذه القدرة على رؤية التدفق غير المرئي للمياه عبر مساحات كاملة من المناظر الطبيعية قد فتحت نافذة جديدة على كيفية سلوك أنظمة المياه في كوكبنا.

ومع ذلك، فإن النظر في هذه البيانات يمثل لغزاً معقداً. فعندما يرى العلماء انخفاضاً مستمراً في مستويات المياه الجوفية على مدار عشرين عاماً، يصعب التمييز ما إذا كان موجة الجفاف مجرد فترة جفاف مؤقتة — أي نقص قصير المدى مقارنة بالمعدل الطبيعي — أم أنها جزء من مشكلة أعمق بكماث طويلة الأمد حيث تختفي المياه ببساطة إلى الأبد. تخيل أنك تحاول الاستماع إلى ضربة طبل واحدة في أغنية تخفت وتصغر تدريجياً كل ثانية؛ فبدون التعديل لمواكبة انخفاض مستوى الصوت، قد تعتقد أن كل ضربة ضعيفة، بينما في الواقع، كانت بعض الضربات بنفس القوة التي كانت عليها سابقاً، لكن الضوضاء الخلفية هي التي تغيرت. في أريزونا، هذا الارتباك مهم لأن الحلول للجفاف المؤقت تختلف تماماً عن الحلول للفقدان الدائم للمياه. فإذا تعامل المديرون مع الانخفاض طويل الأمد على أنه جفاف مؤقت، فقد ينتظرون مطراً لن يأتي أبداً. وإذا تعاملوا مع فترة جفاف قصيرة على أنها فقدان دائم، فقد يصابون بالذعر ويتخذون إجراءات غير ضرورية لتقليص إمدادات المياه.

يتصدى دراسة جديدة بقيادة "إم رايهان" من جامعة بنغلاديش للهندسة والتكنولوجيا لهذه المشكلة تحديداً من خلال النظر في ست مناطق محددة في أريزونا تُعرف باسم "مناطق الإدارة النشطة". وهذه المناطق، التي تشمل مدناً كبرى مثل فينيكس وتوسان ومناطق ريفية مثل دوغلاس وبريسكوت، هي الأماكن التي تنظم فيها الولاية استخدام المياه بصرامة. حلل الباحث عشرين عاماً من البيانات، من عام 2002 إلى 2023، للفصل بين الانخفاض البطيء والمستمر للمياه الجوفية وبين الانخفاضات الحادة والمؤقتة الناجمة عن الجفاف. وتؤكد الدراسة ما كان يشتبه فيه الكثيرون: كل منطقة من هذه المناطق الست تفقد المياه الجوفية بمعدل كبير. إذ تنخفض مستويات المياه بمقدار يتراوح بين خمسة إلى ثمانية مليمترات سنوياً تقريباً، وهو انخفاض مستمر يحدث بغض النظر عما إذا كانت الأمطار تهطل أم لا. هذا هو النضوب المستمر، أي الفقدان طويل الأمد في التخزين الذي يتراكم بمرور الوقت.

لكن الاختراق الحقيقي للدراسة يأتي من كيفية نظر الباحث إلى البيانات بعد إزالة ذلك الانخفاض طويل الأمد. فمن خلال تسوية الانخفاض المستمر رياضياً، استطاع العالم رؤية الشكل الحقيقي لحالات الجفاف التي كانت تختبئ تحتها. وبدون هذا التعديل، كانت طريقة قياس الجفاف القياسية ستشير إلى أن الفترة بأكملها بعد عام 2019 كانت كارثة واحدة متواصلة. ولكن بمجرد إزالة الاتجاه طويل الأمد، ظهرت صورة مختلفة. كشفت البيانات أنه بينما تتلاشى المياه بالفعل على المدى الطويل، فإن حالات الجفاف هي أحداث متميزة تأتي وتذهب. فبعض المناطق تشهد حالات جفاف متكررة ولكنها قصيرة ومعتدلة نسبياً، بينما تواجه مناطق أخرى حالات جفاف أقل تكراراً ولكنها أطول وأكثر شدة.

وجدت الدراسة أن المناطق الست لا تعاني جميعها بنفس الطريقة. فالمناطق المحيطة ببريسكوت وفينيكس، على سبيل المثال، تشهد حالات جفاف أقل، ولكن عندما تحدث، فإنها تستمر لفترة أطول وتكون أكثر حدة. وقد شهدت أعمق حالات الجفاف في هذه المناطق انخفاض مستويات المياه إلى ما يقرب من أربعة أضعاف التباين الطبيعي تحت خط الاتجاه. وفي المقابل، تواجه مناطق دوغلاس وتوسان وسانتا كروز حالات جفاف تحدث بشكل أكثر تكراراً، ولكن هذه الحداث تميل لأن تكون أقصر وأقل حدة. ورغم هذه الاختلافات في كيفية الشعور بالجفاف، تظهر الدراسة أن المناطق لا تزال مترابطة؛ فعندما تجف منطقة ما، غالباً ما تتبعها المناطق الأخرى، مما يشير إلى أن نمطاً جوياً واسع النطاق يؤثر على الولاية بأكملها. ومع ذلك، فإن الاستجابة المحلية تختلف، مما يعني أن نهج "الحجم الواحد للجميع" سيفشل في معالجة الاحتياجات المحددة لكل مجتمع.

ولعل أهم ما توصلت إليه الدراسة هو أن ترتيب المناطق الأكثر تضرراً يتغير اعتماداً على كيفية النظر إلى المشكلة. فإذا نظرت فقط إلى سرعة الانخفاض طويل الأمد، فإن دوغلاس هي المنطقة الأكثر تضرراً، حيث تفقد المياه بسرعة أكبر من أي منطقة أخرى. ومع ذلك، إذا نظرت إلى شدة حالات الجفاف المؤقتة، فإن فينيكس ترتفع في قائمة القلق. فمدينة فينيكس لديها أبطأ معدل لفقدان المياه طويل الأمد، لكنها تعاني من بعض أكثر حالات الجفاف حدة وطولاً عندما يتم احتساب الانخفاض طويل الأمد. وهذا التمييز حيوي لمديري المياه؛ فهو يعني أن مدينة مثل فينيكس، والتي قد تبدو أكثر أماناً لأن منسوب مياهها ينخفض ببطء، تواجه في الواقع خطراً كبيراً يتمثل في نقص مؤقت حاد يتطلب تخطيطاً فورياً للطوارئ. وعلى العكس من ذلك، تواجه دوغلاس استنزافاً مستمراً وثابتاً يتطلب استراتيجيات طويلة الأمد لتقليل استخدام المياه بشكل دائم.

كما قدم البحث طريقة لقياس إجمالي كمية المياه التي فُقدت ولم تُستعد أبداً. ومن خلال تتبع مدى انخفاض مستويات المياه الحالية عن أعلى المستويات المسجلة على الإطلاق، أظهرت الدراسة أن بعض المناطق، وخاصة بريسكوت ودوغلاس، قد انخفضت أكثر من مائتين مليمتر تحت مستوياتها التاريخية العليا. هذا ليس مجرد انخفاض مؤقت؛ إنه فقدان تراكمي يمثل تحولاً جوهرياً في صحة طبقة المياه الجوفية. وتخلص الدراسة إلى أنه لإدارة المياه بحكمة في أريزونا، يتعين على المسؤولين التوقف عن معاملة النضوب والجفاف كشيء واحد. إنهم بحاجة إلى استخدام أدوات يمكنها التمييز بين التسرب البطيء والمستمر وبين فترات الجفاف المفاجئة والحادة. ومن خلال الفصل بين هاتين العمليتين، توفر الدراسة خريطة أوضح للمخاطر التي تواجه إمدادات المياه في الولاية، مما يوفر أساساً لاتخاذ القرارات التي يمكن أن تحمي الاحتياجات الفورية للسكان والبقاء طويل الأمد لخزانات المياه الجوفية.