El desvanecimiento de las aguas subterráneas medidas desde el espacio: el caso del Norte de la India

El agua subterránea reside debajo de la superficie del suelo en las rocas, arcillas y arenas permeables. Muchos acuíferos ocupan centenares de pies subterráneos y a veces se han llenado de agua sobre el curso de miles de años.

Debajo de los campos de riego del Norte de la India de trigo, de arroz y de cebada, debajo de sus ciudades densamente pobladas de Jaiphur y de Nueva Deli, el agua subterránea ha estado desapareciendo. Y en medio, los hidrólogos, incluyendo a Matt Rodell de la NASA, han estado buscándola.

¿Adónde van las aguas subterráneas del norte de la India? Según Rodell y sus colegas, está siendo bombeada y consumida por las actividades humanas -- para regar principalmente las tierras de cultivo -- más rápidamente que los acuíferos puede ser llenados por procesos naturales. Basaron sus conclusiones -- publicado en la revista del 20 de agosto en Nature -- en observaciones de GRACE de la NASA.

El mapa muestra las perdidas del agua subterránea como porcentaje de la recarga del agua subterránea, y se basa en estimaciones del nivel de perdidas y de recarga anuales divulgados por el ministerio de Recursos Hídricos de la India. Los tres estados incluidos en este estudio se han marcado en la figura, que son los que más agua están perdiendo. Crédito: NASA/Matt Rodell

"Si no se toman las medidas para asegurar un uso sostenible del agua subterránea, las consecuencias para 114 millones de residentes de la región pueden incluir un derrumbamiento de la agricultura y escaseces severas de agua potable, " dijo Rodell, basándose en estudios del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Md.

El agua subterránea viene de la filtración natural de la precipitación y la otra superficie mitiga a través del suelo y de la roca de la tierra, acumulándose en acuíferos -- cavidades y capas de roca, de grava, de arena, o de arcilla porosa. En algunos de estos depósitos subterráneos, el agua puede estar de millares a millones de años; en otros, los niveles del agua disminuyen y se elevan otra vez naturalmente cada año.

Los niveles de agua subterránea no responden a los cambios del tiempo atmosféricos tan rápidamente como lo hacen los lagos, las corrientes, y los ríos. Así cuando el agua subterránea se bombea para la irrigación u otras aplicaciones, la recarga a los niveles originales puede tardar meses o años.

"El agua de debajo de la superficie puede ocultarse al ojo humano, pero no a GRACE " dijo Rodell. Los satélites gemelos de GRACE pueden detectar cambios minúsculos en el campo de gravedad de la Tierra y la distribución de la masa asociada, incluyendo las masas del agua almacenadas sobre o debajo de la superficie de Tierra.

Esquema de los satélites GRACE de la NASA.

Mientras que los satélites se mueven en órbita alrededor de 300 millas sobre la superficie de la Tierra, sus cambios de posiciones -- concerniente a uno y a otro -- en respuesta a variaciones en el tirón de la gravedad. Los satélites vuelan a 137 millas de distancia, y los sistemas de alcance de microondas miden cada cambio microscópico en la distancia entre los dos.

Con la investigación anterior en los Estados Unidos que probaban la exactitud de GRACE en la detección del agua subterránea, Rodell y los colegas Isabel Velicogna, del Laboratorio de Propulsión del Jet de la NASA y de la universidad de California-Irvine, y de James Famiglietti, de Uc Irvine, buscaban una región donde podrían aplicar la nueva técnica.

"Usando observaciones basadas en los satélites GRACE podemos observar y supervisar cambios del agua en las áreas críticas del mundo, a partir de un mes al siguiente, sin dejar nuestras oficinas, " dijo Velicogna. " Estos satélites proporcionan una ventana a los cambios de almacenaje del agua subterránea”

Los estados indios septentrionales de Rajasthán, de Punjab y de Haryana tienen todos los ingredientes para el agotamiento del agua subterránea: crecimiento demográfico, desarrollo económico rápido y granjas hambrientas de agua, que explican el cerca del 95 por ciento del uso del agua subterránea en la región.

Los datos proporcionaron por el Ministerio de recursos hídricos de la India sugerían que uso del agua subterránea excedía el relleno natural, pero el índice regional de agotamiento era desconocido. Rodell y los colegas tenían que estudiar el caso.

El equipo analizó seis años de datos mensuales de la gravedad tomados por GRACE para el norte de la India para producir una serie temporal de los cambios del almacenaje del agua debajo de la superficie de la tierra en la región. Encontraron que los niveles del agua subterránea han estado disminuyendo en un promedio de un metro cada tres años (un pie por año).

Más de 109 kilómetros cúbicos de agua subterránea desaparecieron entre 2002 y 2008 -- la capacidad doble de la reserva de agua superficial más grande de la India, el Wainganga superior y el triple que el lago Mead, el depósito artificial más grande de los Estados Unidos.

"No sabemos el volumen absoluto de agua en los acuíferos indios del norte, pero GRACE proporciona la prueba evidente que los índices actuales de extracción del agua no son sostenibles, " dijo Rodell. " La región ha llegado a ser dependiente en la irrigación para maximizar la productividad agrícola, así que podríamos decir que hay una crisis de agua.

"La pérdida es particularmente alarmante porque ocurrió cuando no había tendencias inusuales en la precipitación. De hecho, la precipitación estaba levemente sobre lo normal para el período analizado”.

Según lo analizado aquí, el almacenaje del agua subterránea varió en el noroeste de la India entre 2002 y 2008, concerniente al valor medio para el período. Estas desviaciones medias se expresan como la altura de una capa equivalente de agua, extendiéndose a partir de -12 cm (de color rojo oscuro) a 12 cm (azul marino). Crédito: NASA/Trent Schindler y Matt Rodell.

Los investigadores examinaron los datos y modelos de la humedad del suelo, almacenaje de lagos y de los depósitos, vegetación y glaciares en el Himalaya próximo, para confirmar que la tendencia evidente del agua subterránea era verdadera. Nada inusual aparecido en el ambiente natural. La única influencia que no podrían eliminar era humana.

"En el núcleo, este dilema es un ciclo histórico de las necesidades y de las actividades humanas -- particularmente la necesidad de la irrigación para producir alimentos, " dijo Bridget Scanlon, hidrólogo en la escuela de Jackson de Geosciences en la Universidad de Texas en Austin. " Que el ciclo ahora está abrumando reservas de agua dulce por todo el mundo. Incluso un problema del agua de la región tiene implicaciones más allá de su fronteras." “Por primera vez, podemos observar el uso del agua en tierra sin la toma de datos terrestre adicional, " dijo Famiglietti.

"Esto es crítico porque en muchos países en vías de desarrollo, donde hay escasos y pocos datos hidrológicos de tener acceso, los métodos espaciales proporciona quizás la única oportunidad de determinar cambios en disponibilidad del agua dulce a través de extensas regiones."

El mapa muestra cambios del agua subterránea en la India durante 2002-08, con pérdidas en rojo y aumentos en el azul, basado en observaciones tomadas en los satélites de GRACE. El índice estimado de agotamiento del agua subterránea en el noroeste de la India es de 4.0 centímetros de agua por año, el equivalente a una declinación de la tabla de agua de 33 centímetros por año. Los aumentos en agua subterránea en la India meridional son debidos a la precipitación superior a la media reciente, mientras que la lluvia en la India del noroeste estuvo cercana a lo normal durante el período del estudio. Crédito: I. Velicogna/Uc Irvine.

Gretchen Cook-Anderson

NASA Earth Science News Team

Links relacionados:

• India's Water Economy: Bracing for a Turbulent Future (pdf, 2005)
• GRACE mission page at JPL
• GRACE mission page at University of Texas
• Who is Matt Rodell?
• Who is James Famiglietti?
• Who is Isabella Velicogna?
• Getting at Groundwater with Gravity
• Earth’s Weighty Wellsprings
• The Water Cycle

http://www.nasa.gov/topics/earth/features/india_water.html