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米国西部の干ばつ見通しがますます厳しくなるにつれて、 再び地下水に注意が向けられています—文字通り、 地面に貯められた水。地球で最も広範で信頼性の高い淡水源で​​あり、 しかし、それは無制限ではありません。

人々が地下水にアクセスするために掘削する井戸は、米国の灌漑農業に使用される水のほぼ半分を供給し、1億人以上のアメリカ人に飲料水を提供しています。不幸にも、 普及した揚水により、一部の地域で地下水位が低下しています。 カリフォルニアのサンウォーキンバレーとカンザスの高原の多くを含みます。

私たちは、水法のトレーニングを受けた水資源エンジニアであり、水科学者であり、大規模なデータアナリストです。最近の調査では、 世界40か国の井戸の位置と深さをマッピングしたところ、地下水位がわずか数メートル下がると、何百万もの井戸が枯渇する可能性があることがわかりました。ソリューションは場所によって異なりますが、 井戸が枯渇するのを防ぐために最も重要なことは、地下水を持続可能な方法で管理することであると信じています。特に、地下水を多く使用している米国のような国ではそうです。

米国は、世界で最も高い全国地下水使用率の1つを持っています。 JasechkoとPerrone、 2021年 CC BY-ND

今日の地下水利用

人間は何千年もの間、水のために井戸を掘ってきました。例には7が含まれます チェコ共和国とドイツの400年前の井戸、 8、 地中海東岸にある000年前の井戸、 および10、 キプロスの000年前の井戸。今日、井戸は世界中の灌漑に使用される水の40％を供給し、何十億もの人々に飲料水を提供しています。

地下水は、堆積物とその下にある岩盤内の小さな空間を通って流れます。ある時点で、 排出エリアと呼ばれる、 地下水が地表に上昇し、 湖に移動し、 川や小川。他の時点では、 涵養エリアとして知られている、 水は地面の奥深くまで浸透し、 降水または河川からの漏出のいずれかにより、 湖や小川。

地下水は数日から数千年の間地下にとどまる可能性があります。 沈む深さに応じて、 それがその周りの岩をどれだけ容易に移動するか、そして人間がどれだけ速くそれを地表に汲み上げるか。 USGSのグラフィック提供。

地下水の減少は、多くの望ましくない結果をもたらす可能性があります。地下の粘土層が圧縮されると、地表は沈みます。海水の侵入は地下水の埋蔵量を汚染し、塩分が多すぎてエネルギーを大量に消費する処理なしで使用できない可能性があります。川の水は地下の帯水層に漏れる可能性がありますが、 表面で利用できる水が少なくなります。

地下水が枯渇すると、地下水面（地下水面と呼ばれる）が下がって井戸が到達するのに十分な深さになると、井戸が枯渇する可能性もあります。 井戸を文字通り高く乾燥させたままにします。しかし最近まで、 地下水位が低下しているために、世界の井戸が枯渇するのにどれほど脆弱であるかについてはほとんど知られていませんでした。

井戸のグローバルデータベースはありません、 そのため、6年間で、40か国にまたがる134の独自の井戸建設データベースを作成しました。合計で、 約3900万の井戸建設記録を分析しました。 各井戸の場所を含め、 それが構築された理由とその深さ。

私たちの結果は、井戸が人間の生活に不可欠であることを示しています。井戸の深さを記録することで、井戸が枯渇するのにどれほど脆弱であるかを知ることができました。

危険にさらされている何百万もの井戸

私たちの分析は、2つの主要な発見につながりました。初め、 世界中の井戸の最大20％が、地下水面から16フィート（5メートル）以内に伸びています。つまり、地下水位がわずか数フィート下がると、これらの井戸は枯渇します。

2番、 地下水位が低下している場所では、新しい井戸が古い井戸よりも大幅に深く掘られていないことがわかりました。一部の地域では、 ニューメキシコ州東部など、 より深い岩層は不浸透性で塩水を含んでいるため、新しい井戸は古い井戸よりも深く掘削されません。新しい井戸は、これらの地域の古い井戸と少なくとも同じくらい枯渇する可能性があります。

井戸はすでにいくつかの場所で乾燥しています、 米国西部の一部を含みます。以前の研究では、米国西部では30の井戸のうち1つが枯渇していると推定しました。 カリフォルニアのセントラルバレー南部の一部の地域では、5人に1人がいます。

セントラルバレーとアリゾナ南東部では、世帯はすでに井戸水を使い果たしています。南西部を越えて、 メイン州と同じくらい多様な州では、井戸が枯渇しています。 イリノイ州とオレゴン州。

井戸が出たときにどうするか

井戸が枯渇したとき、世帯はどのように適応できますか？ここに5つの戦略があります、 これらすべてに欠点があります。

–新しいものを掘る より深く。これは、新鮮な地下水がより深いところに存在する場合にのみオプションです。多くの帯水層では、深い地下水は浅い地下水よりも塩分が多い傾向があります。 そのため、より深い掘削​​は一時的な解決策にすぎません。そして、新しい井戸は高価なので、 このアプローチは、より裕福な地下水利用者に有利に働き、公平性の懸念を引き起こします。

–物件を売却します。これは、新しい井戸を建設するのが手が届かない場合によく考慮されます。米国南西部で新しい世帯を掘削するには、数万ドルの費用がかかる可能性があります。しかし、信頼性が高く便利な水供給へのアクセスが不足している不動産を売却することは困難な場合があります。

–代替水源から水を迂回または運搬します。 近くの川や湖など。このアプローチは、地表水資源がまだ他のユーザーのために予約されていないか、遠すぎる場合にのみ実行可能です。近くの地表水が利用できる場合でも、 安全に飲めるように品質を処理することは、井戸水を処理するよりも難しい場合があります。

–地下水位の低下を遅らせるか止めるために、水の使用量を減らします。これは、水をあまり消費しない作物に切り替えることを意味する可能性があります。 または水の損失を減らす灌漑システムを採用する。このようなアプローチは、農家の利益を減らしたり、新しい技術への先行投資を必要とする可能性があります。

–大量の水を必要とする活動を制限または放棄し、 灌漑など。灌漑された土地が灌漑されていない土地よりも高い収穫量を提供する場合、この戦略は困難な場合があります。最近の調査によると、米国中部の一部の土地は、灌漑されていない「乾燥地」農業に適していないことが示唆されています。

家庭や地域社会は、井戸が枯渇するのを防ぐために積極的な措置を講じることができます。例えば、 私たちの1人は、オーストラリアのメルボルンロースクールのRebecca Nelsonと緊密に協力して、米国西部全域で地下水取水許可（地下水取水許可を求めるプロセス）をマッピングしています。

州および地方の機関は、長期的に地下水位の低下を安定させるのに役立つ方法で地下水許可を配布することができます。 または特定の水利用者を優先する方法で。地下水の枯渇を制限するように設計された政策を制定および施行することは、井戸が枯渇するのを防ぐのに役立ちます。水と同じくらい重要な資源の使用を制限することは難しいかもしれませんが、 ほとんどの場合、 単に深く掘り下げることは、持続可能な道ではありません。

デブラペッローネは、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の環境学の助教授です。 Scott Jasechkoは、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の水資源の助教授です。