Studi baru melacak perjalanan air bawah tanah 100.000 tahun
Sebuah studi baru memetakan aliran air tanah kontinental, mengungkapkan bahwa hujan dan hujan salju jauh lebih jauh dan lebih dalam di bawah tanah dari yang diketahui sebelumnya. Lebih dari setengah aliran air berasal dari akuifer yang dalam, menyoroti implikasi penting untuk pelacakan polusi dan pengelolaan air tanah.
Peneliti dari Universitas Princeton dan University of Arizona telah mengembangkan simulasi inovatif yang memetakan pergerakan air bawah tanah pada skala benua. Puncak yang memuncak selama tiga tahun studi yang luas, penelitian ini melacak perjalanan air yang tersembunyi – dari tetesan hujan atau salju yang meleleh merembes ke tanah hingga kemunculan kembali akhirnya di aliran air tawar. Simulasi ini mengungkapkan bahwa air dapat melakukan perjalanan ke kedalaman yang besar, muncul kembali hingga 100 mil dari titik masuknya, dan tetap di bawah tanah untuk periode mulai dari 10 tahun hingga 100.000 tahun yang mencengangkan.
Diterbitkan pada 6 Januari di jurnal Air Alampenelitian ini menunjukkan bahwa curah hujan dan pencairan salju menembus lebih jauh ke bumi daripada yang diperkirakan sebelumnya. Selain itu, ini menunjukkan bahwa lebih dari setengah air yang mengalir di sungai dan sungai berasal dari akuifer dalam yang pernah dianggap terisolasi dari sistem air permukaan. Temuan ini membawa implikasi yang signifikan untuk mengelola sumber daya air tanah, melacak polusi, dan memprediksi bagaimana perubahan iklim dapat mempengaruhi air tanah – sumber penting air minum untuk setengah dari populasi AS.
Ruang lingkup dan metodologi yang luas
Mencakup benua Amerika Serikat dan bagian -bagian Kanada dan Meksiko, simulasi melacak aliran air tanah dan mengukur jarak dan kedalaman yang luas yang dilacak sebelum keluar ke sungai di lebih dari 3 juta mil persegi (7,85 juta kilometer persegi). Para peneliti menyelesaikan ini dengan simulasi hidrologi resolusi tinggi yang memungkinkan mereka melacak air yang bergerak melalui sistem bawah tanah.
Tim peneliti termasuk Reed Maxwell, Princeton's William dan Edna Macaleer Profesor Teknik dan Ilmu Terapan dan seorang profesor di High Meadows Environmental Institute Princeton; Chen Yang, mantan sarjana riset rekan di Princeton (sekarang di Universitas Sun Yat-Sen di Cina); dan Profesor Universitas Arizona Laura Condon.
Mereka menemukan bahwa air tanah dapat melakukan perjalanan di bawah tanah dengan harga ratusan kilometer sebelum muncul sebagai aliran aliran. Di Midwest, air tanah mengalir jarak jauh – terutama di mana pegunungan bertemu dataran. Satu aliran air tanah di sepanjang pangkal pegunungan berbatu membentang 148 mil (238 kilometer). Studi ini juga mengungkapkan jaringan koneksi air tanah yang luas: hampir 90% dari DAS AS mengambil air dari satu tetangga dan meneruskannya ke yang lain.
Implikasi untuk sumber daya air dan polusi
Temuan ini memiliki implikasi yang mengejutkan. Sementara tidak terlihat, air tanah merupakan 99% dari air tawar yang tidak beku di dunia dan menyediakan air minum untuk 145 juta orang Amerika. Ini juga penting untuk pasokan makanan kita, mengairi 60% pertanian di seluruh dunia. Tetapi air tanah habis pada tingkat yang mengkhawatirkan – dan sudah lama sulit untuk dimodelkan. Analisis retrospektif baru studi ini dan simulasi prediktif memberikan peluang untuk melacak sumber daya vital ini dan memahami dampak kebocoran yang luas dari landasan sumur minyak dan gas.
“Interkoneksi antara daerah aliran sungai tidak hanya penting bagi aliran,” kata Maxwell. “Ini juga memberi tahu kita berapa lama kontaminasi akan bertahan di air tanah. Polutan yang meluas seperti nitrat dan PFA dapat membawa perjalanan panjang ini ke sungai, membuat mereka lebih sulit untuk dikelola dan bahkan berumur panjang. ”
Penemuan baru penting kedua adalah bahwa air tanah dari akuifer yang sangat dalam berkontribusi secara signifikan terhadap aliran. Tim Maxwell menemukan bahwa air tanah yang dalam dari akuifer 10 hingga 100 meter di bawah permukaan menyumbang lebih dari setengah dari baseflow di 56% dari subbasin. Kedalaman terbesar terjadi di daerah dengan gradien topografi paling curam, seperti pegunungan Rocky dan Appalachian.
Referensi: “Mengurai Koneksi Air Tanah – Stream Di atas Kontinental Amerika Serikat” oleh Chen Yang, Laura E. Condon dan Reed M. Maxwell, 6 Januari 2025, Air Alam.
Doi: 10.1038/s44221-024-00366-8
Studi ini didanai oleh Departemen Energi AS dan Yayasan Sains Nasional AS.
