A partir del año 2000, los estudios sobre subsidencia en California entraron en un nuevo auge; se añadió nueva tecnología con la cual pudo observarse que se presenta de forma cada vez más acentuada no sólo en los sitios ya estudiados durante el siglo pasado, sino en áreas donde hasta hace poco no se tenía registro del fenómeno, como el condado de Madera.
La subsidencia es un fenómeno que se presenta en muchas partes del mundo. En Estados Unidos, cerca de 44,000 km2 de superficie se han visto afectados por él, y en más del 80% de esa extensión es consecuencia de la extracción de agua subterránea para aprovechamiento humano.
En marzo de 2017 el hundimiento del suelo en el Valle Central de California fue noticia global. Sin embargo, el problema –acentuado en los últimos años por la sequía que orilla a realizar mayores extracciones de agua subterránea– se ha estudiado durante décadas, al grado de que la continuidad en su estudio se considera desde hace mucho obligada para la gestión hídrica en la región.
El contexto
La llamada cuenca del Valle Central de California se compone de dos grandes zonas hídricas: el río Sacramento en el norte y el río San Joaquín en el sur; en esta red también se cuenta el lago Tulare. El valle ocupa alrededor de un tercio de la cuenca, y el resto se ubica bajo las zonas montañosas aledañas (la cordillera Cascade y la Sierra Nevada en el noreste, que alcanzan unos 4,267 m de altura, y la Cordillera de la Costa al oeste, que se eleva hasta los 2,438 m). El Valle Central cubre un área cercana a los 52,000 kilómetros cuadrados.
En un esfuerzo para apoyar a los administradores del agua con el fin de entender cómo se mueve ésta en el sistema de acuíferos, predecir escenarios de suministro y afrontar asuntos relacionados con la competencia por ese recurso, el Departamento de Geología de Estados Unidos (USGS, por las siglas en inglés de US Geological Survey) desarrolló el Modelo Hidrológico del Valle Central (CVHM, por sus siglas en inglés), una herramienta computacional extensiva y detallada en tres dimensiones que informa simultáneamente sobre los cambios en el suministro y la demanda de agua en su área de estudio; también simula el flujo de agua superficial y subterránea a lo largo y ancho del valle.
El valle de San Joaquín es una de las regiones agrícolas más productivas de Estados Unidos. Allí, en la década de 1920 los granjeros comenzaron a depender del agua freática como fuente de suministro. Con el tiempo, el bombeo excesivo causó el abatimiento de los niveles freáticos, y con ello la compactación del sistema de acuíferos y finalmente la subsidencia del suelo, que a su vez generó una pérdida de la capacidad de almacenamiento del sistema. Para 1970, la subsidencia ya rebasaba los 30 cm en aproximadamente la mitad del valle de San Joaquín (unos 13,468 km2), y algunos sitios específicos se habían hundido hasta 8.5 metros.
En julio de 2015, mediante una simulación del CVHM, se estimaba que durante la sequía que se prolongaba desde 2012 se utilizaba agua freática para cubrir 70% de la demanda agrícola. También se informaba que desde 1962 la extracción de agua se había hecho a un ritmo promedio de 1.85 km3 por año, y al doble de eso a partir de 2012.
La disponibilidad de agua en extremo reducida durante cuatro periodos (1976-1977, 1986-1992, 2007-2009 y 2012-2015) llevó a que se incrementaran los bombeos, con decrementos históricos de los niveles de agua del acuífero. La subsidencia resultante ocasionó menores capacidades de almacenamiento subterráneo y de flujo en el canal Delta-Mendota, en el acueducto California y en otros canales, que transportan aguas de desecho y entregan agua de riego; para recuperar parte de la capacidad se han requerido costosas reparaciones.
Por todo lo anterior, las autoridades consideran la medición de los cambios de altura en el valle de San Joaquín una tarea obligada y que no debe interrumpirse. En específico, el USGS está al tanto de cómo se desenvuelve el círculo vicioso de suministro insuficiente, mayor bombeo, subsidencia, pérdida de pendiente y disminución de la capacidad de almacenamiento tanto superficial como subterránea.
Es previsible que, en las condiciones actuales de utilización y bombeo, el acuífero siga decreciendo, pues incluso en temporadas de copiosa precipitación pluvial como la de 2010-2011 las entregas de agua superficial resultaron insuficientes ante la demanda.
Con la continuidad de las mediciones de subsidencia, deformación y niveles de agua de manera integral se busca obtener análisis de la respuesta del sistema acuífero, un conocimiento sin duda valioso con miras a adoptar acciones de mitigación eficaces. Para ello, el USGS desarrolló un mapa interactivo en línea en el que se pueden consultar al mismo tiempo o por separado factores de sequía, subsidencia y compactación en el valle de California; está disponible en la dirección https://ca.water.usgs.gov/land_subsidence/central-valley-subsidence-data.html. Tal información podría usarse para mejorar los modelos del flujo subterráneo y de la compactación del sistema, refinar estimaciones, predecir la compactación futura y, en suma, hacer un manejo más efectivo de las reservas en el que se considere el problema de la subsidencia.
Red de monitoreo del valle de San Joaquín
Después de ser descubierto el fenómeno de subsidencia a mediados del siglo XX, en la década de 1960 se instaló una red de monitoreo con 31 extensómetros dispuestos en 21 sitios. En la figura 1 se muestra la ubicación aproximada de mayor subsidencia en EUA, de acuerdo con estudios llevados a cabo hacia fines de los setenta. Dicha ubicación fue identificada por Joseph F. Poland (en la imagen); las señales en el poste indican la altitud aproximada de la superficie en 1925, 1955 y 1977.
Figura 1. Sitio de mayor subsidencia: valle de San Joaquín, al suroeste de Mendota, California.
Desafortunadamente, en los ochenta el número y la frecuencia de las mediciones se redujeron de forma considerable; se pasó a 26 extensómetros en 18 sitios.
A partir del año 2000, los estudios entraron en un nuevo auge; no obstante una cantidad menor de extensómetros, las frecuencias de medición aumentaron y se añadió la tecnología de sistema de posicionamiento global continuo (CGPS) y radar interferométrico de apertura sintética (InSAR). Con estas medidas se observó que la subsidencia se presenta de forma cada vez más acentuada no sólo en los sitios ya estudiados durante el siglo pasado, sino en áreas donde hasta hace poco no se tenía registro del fenómeno, como el condado de Madera.
Subsidencia e infraestructura
La figura 2 se tomó del estudio más reciente del Jet Propulsion Laboratory del Instituto Tecnológico de California; para obtener estos mapas se integraron análisis de datos satelitales (marzo 2015-septiembre 2016) y del radar aéreo UAVSAR de la NASA, los cuales fueron complementados con informes anteriores de otros satélites.
Figura 2. Subsidencia al este del acueducto California.
Las fluctuaciones en la elevación del terreno causan graves problemas de operación, mantenimiento y diseño para ese acueducto que recorre el valle de noroeste a sureste y fue construido para el suministro de agua. Es ésta la arteria principal del proyecto hídrico del estado, que provee el líquido a 25 millones de habitantes y cerca de 4,000 km2 de sembradíos. El acueducto consiste en un sistema de canales, tuberías y túneles que transporta agua a lo largo de 715 km desde la Sierra Nevada a través del norte y centro del estado hasta su extremo sur.
Al final de la década de 1960 y principios de la de 1970 esta infraestructura ayudó en la recuperación mantenida de los niveles de agua y una menor tasa de compactación. Sin embargo, las sequías posteriores (1976-1977, 1987-1992 y 2007-2009) reavivaron el problema con magnitudes inéditas.
Mediante el mapeo llevado a cabo por el UAVSAR en el área del acueducto California se encontró una subsidencia máxima de 64 cm cerca de Avenal, en el condado de Kings; en ese sitio el flujo se redujo en 20% respecto de su capacidad de diseño.
En el mismo estudio encontraron hundimientos máximos de 56 cm a lo largo del canal Delta-Mendota, en el noroeste del estado. En este caso, se determinó la ubicación, magnitud y régimen de daños de la deformación superficial mediante extensómetros, GPS e InSAR, entre otras herramientas.
Las fluctuaciones en la elevación del terreno causan graves problemas de operación, mantenimiento y diseño para ese acueducto que recorre el valle de noroeste a sureste y fue construido para el suministro de agua. Es ésta la arteria principal del proyecto hídrico del estado, que provee el líquido a 25 millones de habitantes y cerca de 4,000 km2 de sembradíos y transporta agua a lo largo de 715 km desde la Sierra Nevada.
Como una de las conclusiones más importantes del estudio, se determinó que la mayor parte de la compactación tuvo lugar en la zona de la arcilla lacustre Corcoran, perteneciente a la formación Tulare. En la figura 3 se muestra la relación entre subsidencia e infraestructura.
Otro caso es el de la Derivación del Este (Eastside Bypass), en cuyo recorrido se presentó un hundimiento de 41 a 51 cm entre mayo de 2015 y comienzos de 2017 que se sumaron a algunos metros acumulados de 2008 a 2012.
Figura 3. Áreas del Valle Central de California con subsidencia.
Conclusión
El problema de la subsidencia en California no es nuevo; sin embargo, en materia de gestión hídrica sí puede considerarse un avance significativo la importancia que se le da al fenómeno en la planeación para asegurar el suministro de agua en el presente y el futuro. El hundimiento del terreno no sólo ocasiona una menor capacidad de almacenamiento de agua subterránea; menores pendientes ocasionan menor flujo en la infraestructura hidráulica que lleva agua desde el norte de California hacia sus principales centros económicos.
Ya se han impuesto medidas para contrarrestar la subsidencia. En el Valle Central se llevan a cabo recargas controladas al acuífero a través de presas cercanas a los sistemas de suministro, sobre todo en el sureste, en los condados de Fresno y Kern. La mayoría de estos embalses se ubican sobre abanicos aluviales de la Sierra Nevada, sedimentos arenosos de alta permeabilidad. Como en otras partes del mundo, el problema es que la extracción se hace a ritmo creciente y la recarga natural y artificial no alcanza a contrarrestarla.
Ya se han impuesto medidas para contrarrestar la subsidencia. En el Valle Central se llevan a cabo recargas controladas al acuífero a través de presas cercanas a los sistemas de suministro, sobre todo en el sureste, en los condados de Fresno y Kern. La mayoría de estos embalses se ubican sobre abanicos aluviales de la Sierra Nevada, sedimentos arenosos de alta permeabilidad.
La misión NISAR, una iniciativa conjunta de la NASA y la Organización para la Investigación Espacial de India próxima a lanzarse, recolectará datos no sólo de California sino de todo el mundo, y será la herramienta ideal para la medición y rastreo de la subsidencia asociada a la extracción de aguas freáticas, así como del fenómeno inverso debido a la recarga natural o artificial de acuíferos. Los avances de esta iniciativa y sus aplicaciones específicas al ámbito hídrico estarán disponibles en el sitio nisar.jpl.nasa.gov.
Elaborado por Helios Comunicación con información de www.usbr.gov, ca.water.usgs.gov y www.jpl.nasa.gov
