一项新的研究表明，在过去的20年里，由于地下水开采速度超过了自然补给速度，加州圣华金河谷的土地正在以破纪录的速度下沉。
研究人员发现，从2006年到2022年，整个山谷的平均下沉速度达到每年近一英寸。
研究人员和水资源管理人员已经知道，下沉，技术上称为“下沉”，在过去的20年里一直在发生。但真正的影响并没有得到充分的认识，因为总沉降量没有被量化。这在一定程度上是由于数据的差距。卫星雷达系统可以提供最精确的海拔变化测量，但在2011年至2015年期间，它并没有持续监测圣华金河谷。斯坦福大学的研究人员现在估计了这四年里陆地下沉的程度。
斯坦福大学杜尔可持续发展学院地球物理学教授、资深研究作者罗斯玛丽·奈特（Rosemary Knight）说：“我们的研究是第一次尝试真正量化过去二十年来整个山谷范围的下沉程度。”“有了这些发现，我们可以看看减轻这种破纪录的下沉的大局。”
这项发表在《通讯地球与环境》杂志上的新研究为如何通过战略性的区域补水和其他管理方法来阻止下沉提供了思路。
土地高度迅速而不均匀地下降，迫使人们花费数百万美元对运河和渡槽进行维修，这些运河和渡槽通过圣华金河谷向南加州的主要城市输送关键的水。由于破坏了当地的水井和灌溉沟渠，这种下沉也加剧了世界上最具农业生产力地区之一的供水问题。
“修复像弗里安特-克恩运河和加州渡槽这样的主要渡槽的费用非常高，”主要作者马修·李（Matthew Lees）博士说，他是曼彻斯特大学的研究助理，在斯坦福大学攻读地球物理学博士学位时参与了这项研究。但下沉也有其他影响。去年的洪水因下沉而恶化了多少？农民要花多少钱来重新平整他们的土地？很多下沉的成本并不为人所知。”
当水从被称为含水层的天然水库中被移除时，就会发生下沉。含水层中的水储存在地下沉积物中，包括沙子、砾石和粘土。像海绵一样，沉积物充满了孔隙。随着这些空间被清空，沉积物变得紧密——在某些情况下是永久性的，改变了未来的水承载能力——并导致地面下降。
圣华金河谷从旧金山湾区东部一直延伸到洛杉矶北部的山区，在1925年至1970年间，蓬勃发展的农业和人口增长促使大量抽取地下水。结果是：超过4000平方英里——相当于半个新泽西州的面积——下沉了超过12英寸，在一些地方下沉了大约30英尺，这是一个深刻的景观变化，1999年的一份政府报告将其描述为“人类造成的陆地表面最大的变化之一”。
在20世纪70年代安装了新的渡槽之后，这个问题得到了缓解。但在21世纪初，由于一系列干旱、地下水开采加剧、土地利用变化以及北加州河流供水量减少，它又开始咆哮起来。“关于山谷的下沉有两件令人惊讶的事情。首先是1970年之前发生的事情的规模。第二，今天这种情况又发生了。”
为了测量最近的下沉速度，李斯和奈特求助于一种被称为干涉合成孔径雷达（InSAR）的技术。这项技术通过从轨道上发射雷达信号，捕捉大约足球场大小的大块土地上的海拔变化，现在的频率是每月几次。信号从地面反射回卫星，对接收信号的分析揭示了地面高度的变化。
2011年至2015年期间，由于卫星覆盖范围有限，圣华金河谷的InSAR数据记录不完整。为了填补这一空白，李斯和奈特使用了分布在该地区的全球定位系统（GPS）站的高程数据。他们确定了InSAR记录中的空间模式，并利用这些模式在GPS站点之间的广大区域内插入海拔。
研究人员的进一步分析表明，圣华金河谷含水层每年需要大约2200亿加仑的水通过自然或工程过程进入，以防止未来的下沉。
在满足所有环境需求后，这比圣华金河谷平均每年剩余的地表水少了大约70亿加仑。奈特说：“我很乐观地认为，我们可以采取一些措施来控制地面沉降。”“我的团队和其他人研究这个问题已经有一段时间了，这项研究是找出如何可持续地解决这个问题的关键。”
一种被称为洪水管理含水层补给（flood-MAR）的水管理方法可能会有所帮助，这种方法正在加州广泛采用。它包括从降水和融雪中转移多余的地表水到水可以渗透并补给含水层的地方。
通过洪水淹没整个山谷是不可行的。奈特说：“我们应该瞄准那些下沉会造成最大社会和经济损失的地方。”“因此，我们关注下沉会破坏输水管道或小社区家庭水井的地方，例如。”
奈特补充说：“从硅谷的角度来看，我们可以开始找到可行的解决方案。”
