Welkom bij
Moderne landbouw
!
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het oorspronkelijke artikel.
Californië bereidt zich voor op een derde achtereenvolgende jaar van droogte en ambtenaren scherpen de limieten voor het watergebruik aan tot niveaus die nog nooit zo vroeg in het waterjaar zijn gezien. De meeste waterreservoirs van de staat zijn ver onder het gemiddelde, met een aantal van minder dan een derde van hun capaciteit. De vooruitzichten voor regen en sneeuw deze winter, wanneer de meeste jaarlijkse neerslag in de staat valt, zijn niet veelbelovend.
Vooral zorgwekkend zijn de vooruitzichten voor de Sierra Nevada, de lange bergketen die door het oostelijke deel van de staat loopt. De steden en de boerderijen in Californië - die meer dan een derde van de groenten en tweederde van het fruit en de noten van het land verbouwen - zijn voor water afhankelijk van de afvoer van de sneeuwlaag van de bergen.
Als ingenieur heb ik meer dan 30 jaar het water en klimaat van Californië bestudeerd. Een nadere blik op de watervoorraden van Californië toont de uitdaging die voor ons ligt en hoe klimaatverandering de watervoorziening en de landbouw van de staat in gevaar brengt.
Over de hele staat valt Californië gemiddeld ongeveer 60 cm neerslag per jaar, ongeveer tweederde van het wereldwijde gemiddelde, waardoor de staat als geheel een semi-aride klimaat heeft.
De meeste regen en sneeuw in Californië valt in de bergen, voornamelijk in de winter en het voorjaar. Maar landbouw en kuststeden hebben dat water nodig om de droge zomers door te komen. Om Zuid-Californië water te laten drogen en te helpen bij de beheersing van overstromingen in het noorden, heeft Californië de afgelopen eeuw een systeem van reservoirs, tunnels en kanalen voor de gehele staat ontwikkeld dat water uit de bergen haalt. Het grootste van die projecten, het State Water Project, levert water van de noordelijke Sierra met meer neerslag naar de zuidelijke helft van de staat.
Een deel van het California Aquaduct binnen het State Water Project. Foto met dank aan Ken James/California Department of Water Resources
Om bij te houden waar het water naartoe gaat, is het handig om naar het volume in acre-voeten te kijken. Californië heeft een oppervlakte van ongeveer 100 miljoen hectare, dus met een gemiddelde jaarlijkse neerslag van twee voet per jaar is er ongeveer 200 miljoen acre-voet.
Van die 200 gaat een gemiddelde van slechts ongeveer 80 miljoen acre-voet stroomafwaarts. Veel van het water keert terug naar de atmosfeer door verdamping door planten en bomen in de bossen van de Sierra Nevada of de noordkust. Van de 80 miljoen acre-voet die wel wegvloeit, blijft ongeveer de helft in het aquatisch milieu, zoals rivieren die naar de oceaan stromen. Dat laat ongeveer 41 miljoen acre-voet over voor stroomafwaarts gebruik. Ongeveer 80 procent daarvan gaat voor landbouw en 20 procent voor stedelijk gebruik.
In natte jaren kan er veel meer dan 80 miljoen acre-voet water beschikbaar zijn, maar in droge jaren kan het veel minder zijn.
In 2020 bijvoorbeeld viel de neerslag in Californië minder dan twee derde van het gemiddelde en leverde het State Water Project slechts vijf procent van de gecontracteerde hoeveelheden op. De andere belangrijke aquaductsystemen van de staat die water door de staat verplaatsen, hebben ook hun voorraden sterk verminderd.
Het waterjaar 2021, dat op 30 september eindigde, was een van de drie droogste ooit voor de Sierra Nevada. Neerslag was ongeveer 44 procent van het gemiddelde. Met beperkte neerslag vanaf december 2021 en de staat in extreme droogte, verlaagde het State Water Project zijn voorlopige toewijzingen voor wateragentschappen tot nul procent voor 2022, met kleine hoeveelheden die nog steeds stromen voor gezondheids- en veiligheidsbehoeften.
Hoewel de omstandigheden zouden kunnen verbeteren als er de komende drie maanden meer stormen komen, wijzen de officiële vooruitzichten van de National Oceanic and Atmospheric Administration erop dat neerslag onder normaal meer waarschijnlijk is dan boven normaal.
Staatswaterplan van Californië 2018.
Meerjarige droge perioden, wanneer de jaarlijkse neerslag onder het gemiddelde ligt, zijn kenmerkend voor het klimaat in Californië, maar de stijgende mondiale temperaturen hebben ook gevolgen.
In de afgelopen 1.100 jaar is er elke eeuw minstens één droge periode van vier jaar of langer geweest. Er zijn er twee geweest in de afgelopen 35 jaar:1987-92 en 2012-15. Een warmer klimaat versterkt het effect van deze droge perioden, omdat drogere grond en drogere lucht zowel natuurlijke vegetatie als gewassen belasten.
Stijgende mondiale temperaturen beïnvloeden de afvoer van de Sierra Nevada, die voorziet in meer dan 60 procent van de ontwikkelde watervoorziening van Californië.
Meer dan 80 procent van de afvoer in de centrale en zuidelijke Sierra Nevada komt uit de sneeuwzone. In de nattere maar lager gelegen noordelijke Sierra draagt regen bij aan meer dan een derde van de jaarlijkse afvoer.
De gemiddelde sneeuwgrens, de hoogte waarboven de meeste neerslag sneeuw is, gaat van ongeveer 5.000 voet hoogte in het noorden tot 7.000 voet in het zuiden. Gemiddeld zou elke 1,8 graden Fahrenheit (1 Celsius) opwarming de sneeuwgrens nog eens 500 voet hoger kunnen duwen, waardoor de totale hoeveelheid sneeuw afneemt.
Verschuivingen van sneeuw naar regen en eerdere afvoer betekenen ook dat meer van de capaciteit achter bestaande dammen zal worden toegewezen aan overstromingsbeheer, waardoor hun capaciteit voor seizoensgebonden opslag van watervoorraden verder wordt verminderd.
Een deel van Shasta Lake, het grootste stuwmeer van Californië, op 28 oktober 2021. Foto met dank aan Andrew Innerarity/California Department of Water Resources.
Opwarming zal ook de vraag naar water uit bossen vergroten naarmate de groeiseizoenen langer worden en zowel droogtestress veroorzaken die leidt tot boomsterfte als een verhoogd risico op zeer ernstige bosbranden.
Wateropslag staat centraal in de waterveiligheid van Californië.
Gemeenschappen en boerderijen kunnen meer grondwater oppompen als de voorraden laag zijn, maar de staat pompt meer water weg dan het heeft aangevuld in natte jaren. Delen van de staat zijn afhankelijk van water uit de Colorado-rivier, waarvan de dammen zorgen voor meerdere jaren van wateropslag, maar het bassin mist de afvoer om de dammen te vullen.
Publieke oppositie heeft het bouwen van nieuwe dammen bemoeilijkt, dus een beter gebruik van grondwater voor zowel seizoens- als meerjarige opslag is cruciaal.
De Wet duurzaam grondwaterbeheer van de staat vereist dat lokale instanties duurzaamheidsplannen ontwikkelen. Dat geeft enige hoop dat het oppompen en aanvullen van grondwater in evenwicht kan worden gebracht, hoogstwaarschijnlijk door een deel van het akkerland onbeplant te laten. Beheerde aquifer-aanvulling ten zuiden van de Sacramento-San Joaquin Delta breidt zich geleidelijk uit en er kan nog veel meer worden gedaan.
Als de staat niet meer doet, inclusief tactieken zoals het toepassen van ontziltingstechnologie om zout water bruikbaar te maken, kunnen stedelijke gebieden verwachten dat de 25 procent besparingen in het watergebruik die tijdens de droogte van 2012-15 zijn ingevoerd, vaker zullen voorkomen en mogelijk zelfs dieper zullen zijn.
De watervoorraden van Californië kunnen zorgen voor een gezond milieu, een robuuste economie en duurzaam gebruik in de landbouw. Om dit te bereiken, moeten zowel de natuurlijke infrastructuur (bossen, uiterwaarden en grondwateraanvulling in landbouwgebieden) als de aangelegde infrastructuur, zoals kanalen, overlaten en dijken, worden verbeterd. De informatie is beschikbaar; ambtenaren moeten nu doorzetten. 
Roger Bales is een vooraanstaand professor in engineering en een van de oprichters van de faculteit aan UC Merced, en is al meer dan 30 jaar actief in water- en klimaatgerelateerd onderzoek.
