Sismik dalgalar Los Angeles'ta kıştan sonra yeraltı suyunun yeniden şarj olma sürecini izliyor

2023'teki rekor fırtınalar Kaliforniya'nın büyük rezervuarlarını ağzına kadar doldurdu ve onlarca yıldır süren kuraklıkta bir miktar rahatlama sağladı, ancak bu rekor yağmurun ne kadarı yeraltına aktı?

Stanford Üniversitesi'nden Shuguan Mao ve meslektaşları bu soruyu büyük Los Angeles metropol alanı için yanıtlamak üzere şaşırtıcı bir yaklaşım kullandılar. Los Angeles Havzası boyunca ilerleyen sismik dalgaların hızındaki değişiklikleri analiz ettiler ve bu değişiklikleri Ocak ile Ekim 2023 arasında uzay ve zamanda izlediler.

Mao'nun Amerika Sismoloji Derneği'nde (SSA) belirttiği gibi. 2024 Yıllık ToplantısıÇalışmaları, yüzeyin yaklaşık 50 metre altında, çok sığ derinliklerde yeraltı suyu seviyelerinin neredeyse tamamen iyileştiğini buldu. Bununla birlikte, son yirmi yılda kaybedilen yeraltı suyunun yalnızca %25'i, muhtemelen yağmur suyunun toprağın daha derin katmanlarına filtrelenmesinin zorluğu nedeniyle, yaklaşık 300 metre veya daha fazla derinlikte yeniden doldurulabildi.

Mao, “Bu, fırtınalarla dolu bir yılın, son kuraklıklar sırasında biriken yeraltı suyunun azalmasını telafi etmek için yeterli olmadığı anlamına geliyor. Derin akiferin tamamen toparlanması için çok daha fazla yağışlı yıl gerekecek.” dedi.

Yeraltı suyunun, kuraklık koşullarında Kaliforniya'da kullanılan su kaynağının %60'ından fazlasını oluşturduğunu belirtti.

Mao ve meslektaşları, Los Angeles Havzası'ndaki yeraltı suyu seviyelerini anlamak için sismik verileri, yeraltı suyu seviyelerini ölçmek için kullanılan diğer yöntemlerin tamamlayıcısı olarak kullanmanın öncüleridir. Mao, daha geleneksel yöntemin pahalı olduğunu ve yalnızca “nokta ölçekli ölçüm” sağladığını açıkladı. “İki kuyu arasında veya kuyunuza göre daha sığ veya daha derin olan diğer akiferlerde hangi seviyenin olduğunu bilmiyorsunuz.”

Son zamanlarda araştırmacılar, Dünya'nın yüzey deformasyonundaki veya yerçekimi alanındaki küçük değişiklikleri tespit etmek için uydu ölçümlerini kullandılar; bu, zaman ve bölge içinde yeraltı suyu depolamasındaki değişiklikleri anlamak için iyi çalışıyor. Mao, “Bu yüzey ölçümleri bize farklı derinliklerde neler olduğunu anlatamaz, ancak sismologlar olarak biz bu konuda yardımcı olabiliriz” dedi.

Araştırmacılar, Güney Kaliforniya Sismik Ağı'ndaki 65 geniş bant sismometreden elde edilen verileri kullanarak sismik dalgaların yayılma hızındaki değişiklikleri incelediler. Kullandıkları veriler depremlerle ilişkili sismik dalgalar değil, okyanuslar, rüzgarlar ve insan faaliyetlerinden kaynaklanan “arka plan” sismik titreşimleriydi.

Mao, “Bu sismik arka plan titreşimleri süreklidir ve sismik hız değişikliklerini sürekli olarak ölçmemize ve izlememize olanak tanır” dedi.

Sismik dalgaların hızı, dalgaların içinden geçtiği malzemelerin mekanik durumuna bağlı olarak değişir. Su tablası yükseldiğinde kayalar arasındaki gözenek boşluğundaki basınç artar ve sismik dalgalar bu gözenekli kayalar boyunca daha yavaş yayılır.

Araştırmacılar, sismik hız değişiminden hesaplanan yeraltı suyu depolama tahminlerinin, kuyu ve uydu verilerinden elde edilen yeraltı suyu depolama ölçümleriyle karşılaştırıldığında iyi sonuç verdiğini buldu.

Araştırmacılar ayrıca, San Gabriel Vadisi ve Raymond Havzası'nda, muhtemelen San Gabriel Dağları'ndan gelen yüzey veya yüzey altı akışlarından dolayı belirgin bir akifer takviyesi buldular.

Mao, yoğun bir sismik ağ ile şiddetli su kıtlığının birleşiminin Los Angeles'ı “mevcut sismik verilerin yer altı sularının izlenmesine, anlaşılmasına ve yönetilmesine nasıl katkıda bulunabileceğini göstermek için ideal bir yer” haline getirdiğini söyledi.

Değerli kaynakları sürdürülebilir, veriye dayalı bir şekilde yönetmek için gereken yeraltı suyu dinamiklerinin kapsamlı bir resmini oluşturmak için sismik verilerin muhtemelen birçok ölçüm türüyle birleştirileceğini ekledi.

Ağustos ayında Austin'deki Texas Üniversitesi'nde yardımcı doçent olacak olan Mao, Austin'de sismik teknikleri uygulayarak o bölgedeki yeraltı sularının yapay beslenmeye nasıl tepki verdiğini izleyeceğini söyledi.