Un nuevo algoritmo informático desarrollado en la Universidad de Stanford está permitiendo a los científicos utilizar datos satelitales para determinar los niveles de agua subterránea en áreas más grandes que nunca.
La técnica, detallada en la edición de junio de la revista Investigación de recursos hídricos , podría conducir a mejores modelos de flujo de agua subterránea. "Podría ser especialmente útil en regiones agrícolas, donde el bombeo de agua subterránea es común y el agotamiento del acuífero es una preocupación", dijo la coautora del estudio Rosemary Knight, profesora de geofísica en la Escuela de Stanford deTierra, Energía y Ciencias del Medio Ambiente.
Knight y sus colegas recientemente aplicaron el algoritmo para determinar los niveles de agua subterránea en toda la cuenca agrícola del Valle de San Luis de Colorado. Como punto de partida, el algoritmo utiliza datos adquiridos usando una tecnología satelital llamada Radar de Apertura Sintética Interferométrica, o InSAR, para calcularCambiando los niveles de agua subterránea en el Valle de San Luis entre 1992 y 2000.
Los satélites InSAR usan ondas electromagnéticas para monitorear pequeños cambios a escala de centímetros en la elevación de la superficie de la Tierra. El programa fue desarrollado inicialmente en la década de 1980 por la NASA para recopilar datos sobre volcanes, terremotos y deslizamientos de tierra, pero Knight y su colega Howard Zebker,profesor de geofísica y de ingeniería eléctrica en Stanford, en los últimos años ha adaptado la tecnología para el monitoreo de aguas subterráneas.
Los científicos de Stanford, dirigidos por la ex académica posdoctoral Jessica Reeves, habían demostrado previamente que los cambios en la elevación de la superficie podrían correlacionarse con fluctuaciones en los niveles de agua subterránea. Sin embargo, solo pudieron hacerlo en un área relativamente pequeña porque tuvieron que hacerlo manualmenteidentifique y analice píxeles de alta calidad en imágenes de satélite InSAR que no estén cubiertas por cultivos u otras características de la superficie que puedan oscurecer las mediciones de elevación.
El nuevo algoritmo, desarrollado por Jingyi "Ann" Chen, un investigador postdoctoral de Stanford en el grupo de Knight, automatiza este proceso de selección de píxeles que antes consumía mucho tiempo. "Lo que hemos demostrado en este nuevo estudio es una metodología que nos permite encontrarpíxeles InSAR de alta calidad en muchos más lugares en todo el Valle de San Luis ", dijo Chen, quien es el primer autor del nuevo estudio.
El algoritmo de Chen también va un paso más allá al completar o interpolar los niveles de agua subterránea en los espacios entre píxeles donde los datos InSAR de alta calidad no están disponibles. La interpolación es una forma de promediar, pero requiere datos InSAR de alta calidad de lugaresque se encuentran cerca de pozos de monitoreo donde ya se conocen los niveles de agua subterránea para calibrar el vínculo entre los datos de InSAR y los niveles de agua subterránea. En el trabajo anterior dirigido por Reeves, solo tres pozos de monitoreo estaban "ubicados" con píxeles de InSAR de alta calidadUsando el nuevo algoritmo, ese número aumentó a 16.
Como resultado, el equipo pudo calcular las deformaciones de la superficie, y, por extensión, los niveles de agua subterránea, para toda la cuenca agrícola del Valle de San Luis, un área que abarca aproximadamente 4,000 metros cuadrados, o aproximadamente cinco veces mayorque el área para la cual se calcularon los niveles de agua subterránea en el estudio anterior. Además, los miembros del equipo pudieron mostrar cómo los niveles de agua subterránea en la cuenca cambiaron con el tiempo de 2007 a 2011, los años en que los datos de InSAR podían ser analizados poralgoritmo estaban disponibles.
"Jessica demostró que había información útil en la deformación derivada de InSAR, y Ann ha hecho que la técnica para extraer esa información sea confiable y práctica", dijo Zebker.
Tener un mapa continuo de deformación en el Valle de San Luis llevó al equipo a descubrir que hay un retraso entre el momento en que el agua subterránea se bombea fuera de un acuífero y cuando el suelo se hunde o se hunde, en respuesta a la eliminación del agua.Estos intervalos de tiempo podrían ser indicadores útiles de las propiedades geológicas de un acuífero, dijo Knight.
"En un acuífero de arena, no hay un lapso de tiempo entre el momento en que se bombea el agua y la superficie del suelo se deforma", dijo Knight. "Sin embargo, si la arcilla está presente, tomará mucho más tiempo deformarse en respuesta al bombeo,entonces habrá un retraso de tiempo detectable "
El siguiente paso, dijo Zebker, es tomar la información sobre los niveles de agua subterránea y las características del acuífero extraídas de los satélites InSAR e incorporarla con datos de otras fuentes para desarrollar modelos mejorados de flujo de agua subterránea.
"El objetivo es tener en cuenta el presupuesto de agua completo", dijo Zebker. "Esto significa tener en cuenta la recarga de agua como la lluvia y las fuentes de descarga como la evaporación y la escorrentía".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford . Original escrito por Ker Than. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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