Испод суседних САД-а крије се 13 великих језера, открива нова мапа

Није лако одредити колико воде има у целом пејзажу. слабих 1% Земљине слатке воде налази се на површини, где се релативно лако може видети и измерити. Али испод тога, мерења значајно варирају у зависности од дубине воде и порозности тла коју не можемо директно да видимо.

Реед Маквеллхидролог са Универзитета Принстон, воли да размишља о падавинама, снегу и површинским водама као о текућем рачуну који се користи за краткорочне потребе управљања водом и подземне воде као штедни рачун, где би, у идеалном случају, требало да се прикупи већа сума током времена.

Али нова карта подземних вода Маквелл-а и његових колега нуди досадашњу процену највеће резолуције о количини подземних вода у суседним Сједињеним Државама: око 306.500 кубних километара. То је 13 пута више од свих Велика језера заједно, скоро 7 пута више од количине воде коју испуштају све реке на Земљи за годину дана. Ова процена, направљена у резолуцији од 30 метара, укључује све подземне воде до дубине од 392 метра, најдубље за коју постоје поуздани подаци о порозности. Претходне процене које су користиле слична ограничења кретале су се од 159.000 до 570.000 кубних километара.

„То је дефинитивно помак у односу на неке од претходних (мапирање) напора“, рекао је Грант Фергусонхидрогеолог са Универзитета у Саскачевану који није био укључен у истраживање. „Они гледају на много бољу резолуцију него што смо имали у прошлости и користе неке занимљиве технике.“

Лаура Цондонхидролог са Универзитета у Аризони и коаутор рада. „Имамо ове убоде у подземљу где се налази бунар, они мере колико је дубоко у дубини воде, и то је оно са чиме морамо да радимо.“

Али сви бунари се не мере редовно. Из очигледних разлога, обично има више бунара на местима где је присутно више подземних вода, што чини податке о подручјима са мање подземних вода оскуднијим. А бунар представља само једну тачку, док дубина подземне воде може значајно да варира на кратким удаљеностима.

Истраживачи су користили ове тачке података, као и знање о физици како вода тече под земљом, да би моделирали дубину подземне воде у резолуцији од око 1 километра. Такође су користили сателитске податке за снимање великих трендова у кретању воде. Али ти подаци су ниже резолуције: Подаци из НАСА-ина ГРАЦЕ (Гравити Рецовери анд Цлимате Екперимент) Теллус мисијана пример, имају резолуцију од око 300 километара, око 10.000 пута грубље од нове карте.

Да би демонстрирао вредност података високе резолуције, тим је показао шта се догодило када су смањили резолуцију целе своје мапе са 30 метара на 100 километара – просторну резолуцију многих глобалних хидролошких модела. Добијена мапа са више пиксела процењена је на нешто више од 252.000 кубних километара воде, што је потцењивање од 18% у поређењу са новом мапом.

Поред идентификације количина подземних вода у високој резолуцији, нова мапа открива више нијансираних информација о познатим изворима подземне воде.

На пример, показује да око 40% земљишта у суседним Сједињеним Државама има дубину воде мању од 10 метара. „Тај распон од 10 метара је онај распон у којем можете имати интеракције подземне воде—биљке—земља“, рекао је Цондон. „И то само указује на то колико су ти системи повезани.“

Биас фор Гоод

Нови рад користио је директна мерења бунара, као и сателитске податке — око милион мерења, направљених између 1895. и 2023. године — заједно са мапама падавина, температуре, хидрауличке проводљивости, текстуре тла, надморске висине и удаљености потока. Затим су научници користили податке за обуку модела машинског учења.

Поред тога што је могао брзо да сортира толико тачака података, Максвел је приметио још једну предност приступа машинском учењу која би могла звучати неочекивано: његову пристрасност. Ране процене подземних вода биле су релативно поједностављене, не узимајући у обзир ни хидрогеологију ни чињеницу да људи сами црпе воду из земље. Приступ тимског машинског учења био је у стању да угради те информације јер су докази о пумпању подземних вода били присутни у подацима који су коришћени за обуку.

„Када стално чујете о пристрасности у машинском учењу, то је обично у негативној конотацији, зар не?“ Максвел је рекао. „Као што се испоставило, када не можете да одвојите сигнал пумпања подземне воде и исцрпљивања подземне воде од скоро милион опсервација које смо користили да обучимо овај приступ машинском учењу, он је имплицитно научио ту пристрасност… Научио је сигнале пумпања, научио је сигнал људског исцрпљивања.“

Максвел и други истраживачи се надају да мапа може бити ресурс за доносиоце одлука о регионалном управљању водама, као и за пољопривреднике који доносе одлуке о наводњавању. Кондон је додала да се нада да ће то подићи свест о подземним водама уопште.

„Подземне воде су буквално свуда све време“, рекла је она. Мапа је „попуњена свуда, где год да се налазите. На неким местима је дубока 300 метара, на неким местима је дубока 1 метар. Али где год да стојите, копајте доле, а тамо негде има воде“.