Bridget Scanlon 关于地下水枯竭和解决方案

地球人口已经达到70亿,而且还在不断攀升。科学家表示,全球地下水枯竭是一个严重的问题。他们说我们需要知道我们的水资源在哪里,以及社会可以利用哪些选择来最有效地利用这些资源。 Bridget Scanlon 是德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局的高级研究科学家。她的研究团队致力于评估水资源并提供可持续的解决方案。她与 ForVM 的 Jorge Salazar 进行了交谈。本次采访是一系列采访的一部分,部分由德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局提供。


灌溉圈通过布里克曼特拉在 Flickr 上

预计到 2050 年,我们是否有足够的水供 90 亿人使用?


我认为我们将有足够的水供该人口使用。

但是你说我们使用和消费的一切都隐藏着水的成本。告诉我们这件事。

这是正确的。当您问他们使用多少水时,很多人会想到家庭洗衣和淋浴之类的用途。但是我们的食物选择涉及更多的水。

你的意思是?




人们可能听说过碳足迹.同样有一个水足迹.水足迹代表生产我们正在谈论的任何产品所需的水量。它可以是汽车,或牛排或其他任何东西。它代表了该产品中包含的虚拟水量。

牛肉的水足迹最高,其次是其他类型的肉类。最低的是蔬菜和一些水果。一公斤牛排大约代表 15,000 升水,一杯茶,可能是 35 升。

人口不断增加的问题在于,全球范围内的饮食偏好也在发生变化。当我访问中国和印度时,我看到了更多的冰淇淋和乳制品。他们正在转向更西式的饮食,这是一种更加耗水的饮食。

内布拉斯加州的中心轴喷灌。图片来自美国地质调查局


告诉我们用于食品生产的水。我们了解灌溉是您特别关心的问题。我们灌溉农田的方式是否可持续?

我会说它在某些地区是可持续的,但在大多数地区不是。目前,全球约 90% 的淡水资源被灌溉农业消耗。水资源短缺最有可能发生在灌溉最普遍的地方。

灌溉农业面积最大的是印度,灌溉面积约4000万公顷。其次是中国,大约有 2000 万公顷的灌溉面积,然后是美国,大约有 1700 万公顷。这是目前灌溉最普遍的地方,这就是为什么随着世纪的发展,这些地区最有可能发生水资源短缺。

那为什么食品生产者还要继续灌溉呢?


灌溉帮助我们解决空间和时间断开作物生产的供水和需水之间的关系。

例如,在华北平原,尽管夏季降雨,但他们仍种植冬小麦。加利福尼亚州的中央山谷是地中海气候,冬季降雨,但他们在夏季种植庄稼。因此,灌溉被用来规避这种时间或季节性的脱节。

此外,还有空间断开。我们在半沙漠中种植很多食物,因为太阳辐射高,土壤好,而且我们可以移动水。这些地区对作物生产有很多积极的方面,但它们可能缺乏足够的水来种植粮食。因此必须提供地下水或进口地表水或其他来源的水。

但是水是一种可再生资源,不是吗?

是的,在某种程度上。您可以使用银行余额的类比,将地下水系统视为银行中有多少水。您银行账户的健康状况取决于您存入银行账户的金额与您提取的金额。

同样,含水层的健康状况取决于有多少水从降雨和补给中返回到含水层,以及从含水层中抽出多少水用于灌溉。

高原含水层的范围。这个系统中的一些水是在一万年前沉积的。图片由 Bridget Scanlon 提供。查看更大的图像。

我们使用术语化石地下水描述一些含水层系统,因为它们在大约 10,000 年前在气候凉爽潮湿的更新世时期得到补给。例如,在德克萨斯州和堪萨斯州以及美国其他州的高平原含水层,该系统的大部分补给发生在更新世时期。该含水层的耗竭率高达目前补给率的 10 倍。从化石地下水中提取大量水显然是不可持续的。

有哪些办法可以解决地下水加速枯竭的问题?

由于灌溉消耗了全球 90% 的淡水资源,我认为显而易见的事情是减少灌溉农业并将灌溉农业转变为雨养农业。

更可持续地利用地下水的一个例子是在加利福尼亚的中央山谷。他们有一个大型管道系统,将水从北部潮湿的地区输送到那里,那里年降雨量约为 650 毫米,一直到南部类似沙漠的地区,那里的降雨量为 150 毫米。通过将这些水通过管道输送到该系统中并用地表水灌溉,他们可以补充地下水并对其进行补给。通过混合地表水灌溉和地下水灌溉,它们可以使其更具可持续性。

还有哪些解决方案?

例如,通过减少草坪浇水和室外灌溉来节约用水和城市地区。

许多地区正在考虑将淡化咸水或淡化海水作为另一种方法。为了应对长达 13 年的干旱,澳大利亚在沿海城市建造了海水淡化厂。在这些情况下,我们从能源方面借钱来提供更多的水。所以总有一个取舍。

有预测称,随着水循环的加剧,未来我们将有更多的干旱和洪水。因此,当我们的可用水量有限时,我们可以将多余的水去除并储存起来,这一点很重要。例如,在加利福尼亚州的中央山谷,他们从州水项目或联邦水项目中抽取多余的水,将几立方公里的地下水储存在含水层中——他们称之为地下水库——然后在干旱期间将其清除。

照片来源:伊恩·萨恩

让我们先谈谈水和能源。它们是如何关联的?

我们需要大量的水来冷却用于发电的蒸汽发电机。美国的电力生产约占我们用水的 40%提取.但随后我们将大部分水送回源头。所以,总的来说,在美国,能源生产消耗少量水。

例如,在德克萨斯州,能源生产约占该州水资源的 3%消耗, 但它撤回更多的水。

能源和水的问题是需要可靠的水源来确保电力的持续生产。问题是,电力用水需求通常与可用水不同步。也就是说,当我们最需要能源时,例如在热浪或干旱期间,我们可用的水量最少。

在德克萨斯州,大多数发电厂都依赖于最容易受到干旱影响的地表水。因此,当我们在地表水源中可用的水量最少时,我们的能源需求就最高。

解决其中一些问题的方法可能是同时使用地表水和地下水。换句话说,在容易获得的时候使用地表水,然后在干旱时期转而添加一些地下水。或者在干燥时间将水储存在含水层中。

以圣安东尼奥市为例。它从 Edwards 含水层抽取地下水并通过管道将其储存在多孔介质含水层中,然后在干旱时期将其取出。这也避免了地表水库大规模蒸发的问题。德克萨斯州 2011 年的干旱是有记录以来最严重的干旱。据德克萨斯水资源开发委员会的工作人员称,水库的蒸发率增加了约 10%。因此将水储存在含水层中也避免了大规模蒸发和损失的问题。

最后,您希望人们了解我们的地下水资源什么?

我认为重要的是让人们了解他们使用了多少水以及它来自哪里,以及该地区的水资源有多稀缺。

如果最终食品贴上标签,说明它们是否通过灌溉种植,那就太好了。如果发生这种情况,作为消费者,我们可以做出更好的选择,以减少对水的影响。

总的来说,我想说我们都需要更好地了解我们的水系统。然后我们需要尽自己的一份力量,努力减少用水量。