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Acquifero Ogallala

Acquifero Ogallala

L' Ogallala Aquifer ( oh-guh-LAH-luh ) è una falda acquifera poco profonda circondata da sabbia, limo, argilla e ghiaia situata sotto le Grandi Pianure negli Stati Uniti. Una delle più grandi falde acquifere del mondo, è alla base di un'area di circa 450.000 km2 (450.000 km2) in porzioni di otto stati (South Dakota, Nebraska, Wyoming, Colorado, Kansas, Oklahoma, New Mexico e Texas). Fu nominato nel 1898 dal geologo NH Darton dalla sua località tipo vicino alla città di Ogallala, nel Nebraska. La falda acquifera fa parte del sistema acquifero delle alte pianure e poggia sulla formazione Ogallala, che è la principale unità geologica alla base dell'80% delle alte pianure.

L'estrazione su larga scala per scopi agricoli iniziò dopo la seconda guerra mondiale a causa in parte dell'irrigazione del perno centrale e dell'adattamento dei motori automobilistici per i pozzi sotterranei. Oggi circa il 27% della terra irrigata in tutti gli Stati Uniti si trova sopra la falda acquifera, che produce circa il 30% delle acque sotterranee utilizzate per l'irrigazione negli Stati Uniti. La falda acquifera è a rischio di estrazione eccessiva e inquinamento. Dal 1950, l'irrigazione agricola ha ridotto il volume saturo della falda acquifera di circa il 9%. Una volta esaurito, la falda acquifera impiegherà oltre 6.000 anni per ricostituire naturalmente le piogge.

Il sistema acquifero fornisce acqua potabile all'82% dei 2,3 milioni di persone (censimento del 1990) che vivono entro i confini dell'area di studio delle Alte Pianure.

Caratteristiche generali

La deposizione di materiale acquifero risale a 2-6 milioni di anni, dalla fine del Miocene ai primi periodi del Pliocene, quando le Montagne Rocciose meridionali erano ancora tettonicamente attive. Dagli altopiani a ovest, fiumi e torrenti tagliano canali in una direzione generalmente da ovest a est o sud-est. L'erosione delle Montagne Rocciose fornì sedimenti alluvionali ed eolici che riempivano gli antichi canali e alla fine coprivano l'intera area della falda acquifera odierna, formando la Formazione Ogallala portatrice d'acqua. A tale proposito, il processo è simile a quelli attualmente prevalenti in altri fiumi moderni dell'area, come il fiume Kansas e i suoi affluenti. Le principali differenze sono il tempo e la profondità.

La profondità dell'Ogallala varia con la forma della superficie allora prevalente, essendo più profonda dove riempie antiche valli e canali. La formazione Ogallala consiste principalmente di rocce sedimentarie grossolane nelle sue sezioni più profonde, che si spostano verso l'alto in materiale a grana più fine.

Lo spessore saturo d'acqua della Formazione Ogallala varia da pochi piedi a più di 1.000 piedi. La sua parte più profonda è di 300 piedi (1200 piedi) ed è generalmente più grande nella Pianura settentrionale. La profondità dell'acqua al di sotto della superficie del terreno varia da circa 400 piedi (120 m) in alcune parti del nord a tra 100 e 200 piedi (30 e 61 m) in gran parte del sud. L'attuale ricarica della falda acquifera con acqua dolce avviene a una velocità estremamente lenta, suggerendo che gran parte dell'acqua nei suoi spazi dei pori è paleowater, risalente all'era glaciale più recente e probabilmente prima.

Le acque sotterranee all'interno dell'Ogallala generalmente scorrono da ovest a est ad una velocità media di un piede al giorno. La conduttività idraulica, o la capacità di un fluido (acqua) di muoversi attraverso materiale poroso, varia da 25 a 300 piedi (7,6 a 91,4 m) al giorno. La qualità dell'acqua nell'Ogallala varia con la più alta qualità per bere e irrigare nella regione settentrionale mentre la regione meridionale aveva il più povero. I processi umani e naturali negli ultimi 60-70 anni, tra cui la densità di irrigazione, il clima e le applicazioni di azoto, hanno causato concentrazioni più elevate di contaminanti, compresi i nitrati. I livelli di nitrati generalmente soddisfano gli standard di qualità dell'acqua USGS, ma continuano ad aumentare gradualmente nel tempo. Questa tendenza può influire sulla futura sostenibilità delle acque sotterranee per porzioni della falda acquifera.

Bilancio idrico delle falde acquifere

Una falda acquifera è un serbatoio di stoccaggio delle acque sotterranee nel ciclo dell'acqua. Mentre le acque sotterranee sono una fonte rinnovabile, le riserve si riempiono relativamente lentamente. L'USGS ha effettuato diversi studi sulla falda acquifera, per determinare cosa sta arrivando (ricarica delle acque sotterranee dalla superficie), cosa sta uscendo (acqua pompata e flusso di base verso i corsi d'acqua) e quali sono i cambiamenti netti nello stoccaggio (aumento, caduta o nessun cambiamento).

I prelievi dalla falda acquifera dell'Ogallala per l'irrigazione ammontarono a 26 km3 (21.000.000 di acri⋅ft) nel 2000. A partire dal 2005, l'esaurimento totale da prima dello sviluppo ammontava a 253.000.000 di acri (312 km3). Alcune stime indicano che il volume rimanente potrebbe essere esaurito nel 2028. Molti agricoltori nelle High Plains del Texas, che si basano in particolare sulla fonte sotterranea, si stanno allontanando dall'agricoltura irrigua man mano che diventano consapevoli dei pericoli del trabocco.

Ricarica delle acque sotterranee

La velocità con cui l'acqua di ricarica entra nell'acquifero è limitata da diversi fattori. Gran parte della regione delle pianure è semiarida, con venti costanti che accelerano l'evaporazione delle acque superficiali e le precipitazioni. In molte località, la falda acquifera è sovrastata, nella zona vadosa, con uno strato superficiale di caliche praticamente impermeabile; questo limita la quantità di acqua in grado di ricaricare la falda acquifera dalla superficie terrestre. Tuttavia, il terreno dei laghi di playa è diverso e non fiancheggiato da caliche, rendendo queste alcune delle poche aree in cui la falda acquifera può ricaricare. La distruzione di playas da parte degli agricoltori e lo sviluppo riduce l'area di ricarica disponibile. La prevalenza della caliche è in parte dovuta alla pronta evaporazione dell'umidità del suolo e al clima semiarido; l'aridità aumenta la quantità di evaporazione, che a sua volta aumenta la quantità di caliche nel terreno. Entrambi i meccanismi riducono la quantità di acqua di ricarica che raggiunge la falda.

La ricarica nella falda acquifera varia da 0,61 mm (0,024 pollici) all'anno in parti del Texas e del New Mexico a 150 mm (6 pollici) all'anno nel Kansas centro-meridionale.

Scarico delle acque sotterranee

Le regioni sovrastanti la falda acquifera dell'Ogallala sono alcune delle regioni più produttive degli Stati Uniti per l'allevamento del bestiame e la coltivazione di mais, grano e soia. Il successo dell'agricoltura su larga scala in aree che non hanno precipitazioni adeguate e che non hanno sempre acque superficiali perenni per la diversione è dipeso fortemente dal pompaggio delle acque sotterranee per l'irrigazione.

I primi coloni delle Alte Pianure semiaride furono afflitti da fallimenti delle colture dovuti a cicli di siccità, culminati nella disastrosa Dust Bowl degli anni '30. Solo dopo la seconda guerra mondiale, quando divenne disponibile l'irrigazione a perno centrale, la massa terrestre del sistema acquifero delle High Plains si trasformò in una delle regioni più produttive dal punto di vista agricolo del mondo.

Cambiamenti nello stoccaggio delle acque sotterranee

I livelli delle acque sotterranee diminuiscono quando il tasso di estrazione per irrigazione supera il tasso di ricarica. In alcuni punti, al momento della massima estrazione è stata misurata la caduta della falda freatica per oltre 1,5 m (5 piedi) all'anno. In casi estremi, era necessario l'approfondimento dei pozzi per raggiungere la falda acquifera in costante calo. Nel 21 ° secolo, il riconoscimento del significato della falda acquifera ha portato ad una maggiore copertura da parte di giornalisti regionali e internazionali.

L'USGS ha stimato che lo stoccaggio totale di acqua era di circa 2.925.000.000 di piedi (3.608 km3) nel 2005. Questo è un declino di circa 253.000.000 di piedi (312 km3), o 9%, da quando è iniziato lo sviluppo dell'irrigazione delle acque sotterranee negli anni '50.

Le pratiche di conservazione dell'acqua (terrazzamento e rotazione delle colture), i metodi di irrigazione più efficienti (perno centrale e gocciolamento) e l'area ridotta sotto l'irrigazione hanno contribuito a rallentare l'esaurimento della falda acquifera, ma i livelli generalmente scendono ancora in aree come il Kansas sudoccidentale e il Texas Panhandle . In altre aree, come parti del Nebraska orientale e centrale e della regione a sud di Lubbock, in Texas, i livelli delle acque sono aumentati dal 1980.

L'irrigatore a perno centrale è stato descritto come il "cattivo" in un articolo del New York Times , "Wells Dry, Fertile Plains Turn to Dust", che racconta il declino inarrestabile di parti della falda acquifera dell'Ogallala. Sessant'anni di agricoltura intensiva con enormi irrigatori a perno centrale hanno svuotato parti della falda acquifera delle High Plains. Sarebbero necessarie centinaia di migliaia di anni di pioggia per sostituire le acque sotterranee nell'acquifero impoverito. Nel 1950, i campi coltivati ​​irrigati coprivano 250.000 acri (100.000 ha). Con l'uso dell'irrigazione a perno centrale, sono stati irrigati quasi tre milioni di acri di terra. In alcuni punti del Texas Panhandle, la falda è stata prosciugata (prosciugata). "Vasti tratti di terreno agricolo del Texas che giacciono sopra la falda acquifera non supportano più l'irrigazione. Nel Kansas centro-occidentale, fino a un quinto del terreno agricolo irrigato lungo un'andana di 100 miglia (160 km) della falda acquifera è già diventato secco."

Il sistema di irrigazione a perno centrale è considerato un sistema altamente efficiente che aiuta a conservare l'acqua. Tuttavia, entro il 2013, poiché l'efficienza del consumo di acqua dell'irrigatore a perno centrale è migliorata nel corso degli anni, gli agricoltori hanno scelto di piantare più intensamente, irrigare più terra e coltivare raccolti più piccoli anziché ridurre il consumo di acqua. Un approccio per ridurre la quantità di acque sotterranee utilizzate è l'impiego di acqua riciclata trattata per l'irrigazione; un altro approccio è quello di passare a colture che richiedono meno acqua, come i girasoli.

Numerosi fiumi, come la Platte, scorrono sotto il livello dell'acqua della falda acquifera. Per questo motivo, i fiumi ricevono il flusso di acque sotterranee (flusso di base), trasportandolo fuori dalla regione anziché ricaricare la falda acquifera.

La diga del lago Optima da 46,1 milioni di dollari nell'Oklahoma occidentale è stata resa inutile quando il livello di caduta della falda ha drasticamente ridotto il flusso del fiume Beaver, la fonte d'acqua prevista per il lago.

Declino accelerato dello stoccaggio delle falde acquifere

L'esaurimento tra il 2001 e il 2008, compreso, è circa il 32% dell'esaurimento cumulativo durante l'intero XX secolo. Negli Stati Uniti, i maggiori utilizzatori di acqua delle falde acquifere comprendono l'irrigazione agricola e l'estrazione di petrolio e carbone. "L'esaurimento cumulativo totale delle acque sotterranee negli Stati Uniti ha accelerato alla fine degli anni '40 e ha continuato a un ritmo lineare quasi costante fino alla fine del secolo. Oltre alle conseguenze ambientali ampiamente riconosciute, l'esaurimento delle acque sotterranee ha anche un impatto negativo sulla sostenibilità a lungo termine delle forniture di acque sotterranee per aiutare a soddisfare il fabbisogno idrico della nazione ".

Dagli anni '40, il pompaggio dall'Ogallala ha abbattuto la falda acquifera di oltre 90 metri in alcune aree. I produttori hanno preso provvedimenti per ridurre la loro dipendenza dall'acqua irrigata. Operazioni semplificate consentono loro di produrre rese significativamente maggiori utilizzando all'incirca la stessa quantità di acqua necessaria quattro decenni fa. Tuttavia, le perdite per la falda acquifera tra il 2001 e il 2011 equivalevano a un terzo del suo esaurimento cumulativo durante l'intero XX secolo. L'Ogallala viene ricaricato principalmente dall'acqua piovana, ma solo circa un pollice di precipitazione raggiunge effettivamente la falda acquifera ogni anno. Le precipitazioni nella maggior parte delle pianure del Texas sono minime, l'evaporazione è elevata e i tassi di infiltrazione sono lenti.

Durante gli anni '90, la falda acquifera deteneva circa tre miliardi di acri di acque sotterranee utilizzate per l'irrigazione delle colture e l'acqua potabile nelle aree urbane. La domanda di acqua supera il suo rifornimento. Il livello dell'acqua è particolarmente in declino in Texas e New Mexico. L'uso continuato a lungo termine della falda acquifera è "problematico e necessita di importanti rivalutazioni", secondo lo storico Paul H. Carlson, professore emerito della Texas Tech University di Lubbock.

Controversie ambientali

Pipeline Keystone XL proposta

Nel 2008, TransCanada Corporation ha proposto la costruzione dell'oleodotto Keystone XL da 1.661 miglia (2.673 km) per trasportare petrolio dalle sabbie bituminose Athabasca dell'Alberta alle raffinerie vicino a Houston, in Texas. Il percorso proposto dell'oleodotto attraversa la parte orientale del Nebraska Sandhills; gli avversari del percorso citano il rischio per la falda acquifera di Ogallala rappresentata dalla possibilità di contaminazione da bitume diluito versato.

I portavoce dell'industria delle condutture hanno notato che migliaia di miglia di condutture esistenti che trasportano petrolio greggio e raffinati idrocarburi liquidi hanno attraversato per anni l'Ogallala Aquifer, nel sud-est del Wyoming, nel Colorado orientale e nel Nuovo Messico, nel Nebraska occidentale, nel Kansas, nell'Oklahoma e nel Texas. Il gasdotto Pioneer del petrolio greggio attraversa est-ovest attraverso il Nebraska e il gasdotto Pony Express, che attraversa la falda acquifera dell'Ogallala in Colorado, Nebraska e Kansas, è stato convertito dal 2013 da gas naturale a petrolio greggio, su autorizzazione della Federal Commissione di regolamentazione dell'energia.

Come agenzia principale nel progetto di gasdotto transfrontaliero, il Dipartimento di Stato americano ha commissionato una valutazione di impatto ambientale come richiesto dal National Environmental Policy Act del 1969. La Dichiarazione di impatto ambientale ha concluso che il progetto rappresentava una piccola minaccia di "impatti ambientali negativi", il il rapporto è stato redatto da Cardno Entrix, una società che ha assistito sia il Dipartimento di Stato che la Commissione federale di regolamentazione dell'energia nella preparazione delle dichiarazioni di impatto ambientale per altri progetti TransCanada proposti. Sebbene sia "comune per le aziende che si candidano alla costruzione di progetti governativi essere coinvolti nell'assegnazione e nel pagamento dell'analisi dell'impatto", diversi oppositori del progetto hanno suggerito che potrebbe esserci un conflitto di interessi. In risposta a tale preoccupazione, l'ufficio dell'ispettore generale del Dipartimento di Stato ha condotto un'indagine sul potenziale conflitto di interessi. La relazione di febbraio 2012 di tale indagine indica che non esistevano conflitti di interesse né nella selezione del contraente né nella preparazione della dichiarazione di impatto ambientale.

Il presidente degli Stati Uniti Barack Obama "inizialmente ha respinto l'oleodotto Keystone XL nel gennaio 2012, dicendo che voleva più tempo per una revisione ambientale". Il 17 febbraio 2013, una manifestazione al National Mall ha attirato circa 40.000 persone in segno di protesta contro Keystone XL. Nel gennaio 2014, il Dipartimento di Stato americano ha rilasciato la dichiarazione finale sull'impatto ambientale supplementare del gasdotto Keystone per il Riepilogo esecutivo del progetto Keystone XL , che ha concluso che, secondo i modelli, una grande fuoriuscita di petrolio greggio dal gasdotto che ha raggiunto l'Ogallala potrebbe diffondersi fino all'Ogallala 370 m (1.214 piedi), con componenti disciolti che si estendono fino a 320 m (1.050 piedi) ulteriormente.

Conservazione

Dal 2010, il distretto di conservazione delle acque sotterranee di North Plains, che comprende otto contee a nord di Amarillo, comprese le contee di Moore e Dallam, ha offerto un progetto dimostrativo annuale di $ 300.000 per conservare l'acqua che gli agricoltori pompano dalla falda acquifera dell'Ogallala. Gli agricoltori partecipanti coltivano mais con poco più della metà dell'acqua di cui avrebbero normalmente bisogno per irrigare i campi, oppure piantano diverse settimane più tardi del solito. Gli sprinkler Pivot sono utilizzati nel progetto, piuttosto che l'irrigazione a goccia più costosa. Secondo il direttore distrettuale Steve Walthour, la conservazione è essenziale considerando il calo dei livelli della falda acquifera. L'organizzazione locale senza scopo di lucro Ogallala Commons, nominata per la falda acquifera stessa, che non solo collabora e sostiene le comunicazioni locali, lavora anche per conservare la falda acquifera dell'Ogallala e l'area circostante.

Undici agricoltori nel 2013 hanno partecipato al programma di conservazione, con alcuni impianti in terra asciutta, piuttosto che suoli irrigati. Stanno lasciando più spazio tra le piante, una tecnica che trattiene l'umidità per un periodo di tempo più lungo. I sensori del suolo consentono agli agricoltori di raccogliere informazioni accurate sul livello di umidità delle loro colture. La motivazione per il risparmio idrico deriva dalle normative del distretto sull'estrazione dell'acqua dalla falda acquifera. L'indagine geologica degli Stati Uniti ha determinato che il livello dell'acqua nella falda acquifera è sceso più in Texas che in qualsiasi altro stato del bacino.

Gli agricoltori sulla propria terra possono attingere acqua senza spese dalla falda acquifera. I costi di pompaggio sono bassi perché il carburante utilizzato, il gas naturale, è economico. Il distretto di North Plains ha stabilito per la prima volta limiti al pompaggio nel 2005 e ha inasprito le norme quattro anni dopo. Alcuni pozzi sono ora tenuti ad avere contatori. Ancora un'altra sfida per il distretto è che i prezzi più alti per le colture hanno spinto alcuni a piantare campi aggiuntivi e ad aumentare ulteriormente l'uso dell'acqua dalla falda acquifera.