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

L'acqua è il sangue vitale dell'Arizona, uno stato dove il sole batte su vasti deserti e il fiume Colorado è una promessa lontana, talvolta inaffidabile. Per decenni, le persone che vivono lì si sono affidate pesantemente all'acqua nascosta sotto i loro piedi, pompandola da profondi serbatoi sotterranei per bere, coltivare cibo e mantenere in funzione le loro città. Ma questa riserva nascosta non è infinita, e sta cambiando in modi difficili da vedere dalla superficie. Per capire cosa stia accadendo, gli scienziati si sono rivolti a uno strumento unico: satelliti in grado di pesare la Terra. Questi satelliti, parte di una missione chiamata GRACE, non scattano foto al suolo; misurano invece le minuscole variazioni di gravità causate dal movimento dell'acqua. Quando una regione perde una quantità massiccia di acqua, la terra diventa leggermente più leggera e i satelliti possono rilevare questo spostamento. Questa capacità di vedere il flusso invisibile dell'acqua attraverso interi paesaggi ha aperto una nuova finestra su come i sistemi idrici del nostro pianeta si stiano comportando.

Tutt even, osservare questi dati presenta un puzzle complicato. Quando gli scienziati vedono un calo costante dei livelli delle acque sotterranee nell'arco di vent'anni, è difficile capire se un periodo secco sia solo una siccità temporanea — una carenza a breve termine rispetto alla norma — o se faccia parte di un problema molto più profondo e a lungo termine, in cui l'acqua sta semplicemente scomparendo per sempre. Immaginate di cercare di ascoltare un singolo colpo di tamburo in una canzone che diventa sempre più silenziosa ogni secondo; senza regolare il volume che cala, potreste pensare che ogni colpo sia debole, quando in realtà alcuni colpi sono forti quanto prima, ma il rumore di fondo è cambiato. In Arizona, questa confusione è importante perché le soluzioni per una siccità temporanea sono molto diverse dalle soluzioni per una perdita d'acqua permanente. Se i gestori trattano un declino a lungo termine come una siccità temporanea, potrebbero aspettare una pioggia che non arriverà mai. Se trattano un periodo secco temporaneo come una perdita permanente, potrebbero farsi prendere dal panico e apportare tagli non necessari alle forniture idriche.

Un nuovo studio guidato da Md Rayhan della Bangladesh University of Engineering and Technology affronta esattamente questo problema, esaminando sei regioni specifiche dell'Arizona note come Aree di Gestione Attiva (Active Management Areas). Queste aree, che includono grandi città come Phoenix e Tucson così come zone rurali come Douglas e Prescott, sono i luoghi in cui lo stato regola rigorosamente l'uso dell'acqua. Il ricercatore ha analizzato ventuno anni di dati, dal 2002 al 2023, per separare il lento e costante declino delle acque sotterranee dai bruschi cali temporanei causati dalla siccità. Lo studio conferma ciò che molti sospettavano: ognuna di queste sei regioni sta perdendo acque sotterranee a un ritmo significativo. I livelli dell'acqua scendono di quantità che vanno da circa cinque a otto millimetri all'anno, un declino costante che avviene indipendentemente dal fatto che piova o meno. Questa è la deplezione secolare, la perdita di accumulo a lungo termine che si accumula nel tempo.

Ma la vera svolta dello studio risiede nel modo in cui il ricercatore ha analizzato i dati dopo aver rimosso quel declino a lungo termine. Livellando matematicamente il calo costante, lo scienziato ha potuto vedere la vera forma delle siccità che si nascondevano al di sotto. Senza questo aggiustamento, un modo standard di misurare la siccità avrebbe suggerito che l'intero periodo dopo il 2019 fosse un unico, ininterrotto disastro. Una volta rimosso il trend a lungo termine, è emersa una realtà diversa. I dati hanno rivelato che, sebbene l'acqua stia effettivamente svanendo nel lungo periodo, le siccità sono eventi distinti che arrivano e vanno via. Alcune regioni sperimentano siccità che sono frequenti ma relativamente brevi e lievi, mentre altre affrontano siccità meno frequenti ma molto più lunghe e severe.

Lo studio ha scoperto che le sei regioni non soffrono tutte allo stesso modo. Le aree intorno a Prescott e Phoenix, ad esempio, sperimentano meno eventi di siccità, ma quando accadono, durano più a lungo e colpiscono più duramente. Le siccità più profonde in queste aree hanno visto i livelli dell'acqua scendere di quasi quattro volte la variazione normale rispetto alla linea di tendenza. Al contrario, le regioni di Douglas, Tucson e Santa Cruz affrontano siccità che avvengono più spesso, ma questi eventi tendono a essere più brevi e meno intensi. Nonostante queste differenze nel modo in cui le siccità si manifestano, lo studio mostra che le regioni sono comunque connesse; quando un'area si secca, le altre spesso la seguono, suggerendo che un modello meteorologico su larga scala stia influenzando l'intero stato. Tuttavia, la risposta locale varia, il che significa che un approccio unico per la gestione dell'acqua fallirebbe nel rispondere alle esigenze specifiche di ogni comunità.

Forse il risultato più importante è che la classifica di quali aree siano nei guai maggiori cambia a seconda di come si guarda al problema. Se si guarda solo alla velocità del declino a lungo termine, Douglas è l'area più stressata, perdendo acqua più velocemente di qualsiasi altra. Tuttavia, se si guarda alla gravità delle siccità temporanee, Phoenix sale nella lista delle preoccupazioni. Phoenix ha il tasso più lento di perdita d'acqua a lungo termine, ma subisce alcuni degli eventi di siccità più intensi e prolungati quando viene considerato il declino a lungo termine. Questa distinzione è vitale per i gestori dell'acqua. Significa che una città come Phoenix, che potrebbe sembrare più sicura perché la sua falda acquifera scende lentamente, affronta in realtà un alto rischio di carenze temporanee gravi che richiedono una pianificazione di emergenza immediata. Al contrario, Douglas affronta un drenaggio costante e implacabile che richiede strategie a lungo termine per ridurre permanentemente l'uso dell'acqua.

La ricerca ha anche introdotto un modo per misurare la quantità totale di acqua che è stata persa e non è mai stata recuperata. Tracciando quanto i livelli attuali dell'acqua siano scesi rispetto ai livelli più alti mai registrati, lo studio ha mostrato che alcune aree, in particolare Prescott e Douglas, sono scese di oltre duecento millimetri rispetto ai loro massimi storici. Questo non è solo un calo temporaneo; è una perdita cumulativa che rappresenta un cambiamento fondamentale nella salute dell'acquifero. Lo studio conclude che per gestire saggiamente l'acqua in Arizona, le autorità devono smettere di trattare la deplezione e la siccità come la stessa cosa. Devono utilizzare strumenti che possano distinguere tra una lenta e costante perdita e un improvviso e acuto periodo di secco. Separando questi due processi, lo studio fornisce una mappa più chiara dei rischi che minacciano la riserva idrica dello stato, offrendo una base per decisioni che possano proteggere sia le necessità immediate della popolazione sia la sopravvivenza a lungo termine dei serbatoi sotterranei.