지진파는 겨울 이후 로스앤젤레스의 지하수 재충전 과정을 추적합니다.

2023년 기록적인 폭풍이 캘리포니아의 주요 저수지를 가득 채워 수십 년간의 가뭄을 어느 정도 완화시켰습니다. 하지만 기록적인 비 중 얼마나 많은 양이 지하로 흘러갔습니까?

스탠포드 대학의 Shuguan Mao와 그녀의 동료들은 로스앤젤레스 대도시 지역에 대한 이 질문에 답하기 위해 놀라운 접근 방식을 사용했습니다. 그들은 로스앤젤레스 분지를 통과하는 지진파의 속도 변화를 분석하고 2023년 1월부터 10월까지 이러한 공간과 시간의 변화를 추적했습니다.

미국 지진학회(SSA)에서 마오쩌둥이 언급한 바와 같습니다. 2024년 연차총회그들의 연구에 따르면 지하수 수준은 지표면 아래 약 50미터의 매우 얕은 깊이에서 거의 완전히 회복되었습니다. 그러나 지난 20년 동안 손실된 지하수의 약 25%만이 약 300미터 이상의 깊이에서 보충되었는데, 이는 빗물을 땅의 더 깊은 층으로 여과하는 것이 어렵기 때문일 것입니다.

마오쩌둥은 “이는 한 해의 엄청난 폭풍이 최근 가뭄 동안 축적된 지하수 고갈을 회복하기에 충분하지 않다는 것을 의미한다. 깊은 대수층이 완전히 회복되려면 더 많은 습한 해가 걸릴 것”이라고 말했다.

그녀는 지하수가 가뭄 기간 동안 캘리포니아에서 사용되는 물 공급의 60% 이상을 차지한다고 지적했습니다.

Mao와 그녀의 동료들은 지하수 수위를 측정하는 데 사용되는 다른 방법을 보완하여 로스앤젤레스 분지의 지하수 수위를 이해하기 위해 지진 데이터를 사용하는 선구자입니다. 보다 전통적인 방법은 유정을 굴착하는 것과 관련이 있는데, 이 방법은 비용이 많이 들고 “점 단위 측정”만 제공한다고 Mao는 설명했습니다. “두 우물 사이나 우물에 비해 더 얕거나 깊은 다른 대수층의 수위가 어느 정도인지 알 수 없습니다.”

최근 연구자들은 위성 측정을 사용하여 지구 표면 변형이나 중력장의 작은 변화를 감지했습니다. 이는 시간과 지역에 따른 지하수 저장량의 변화를 추론하는 데 효과적입니다. “이러한 표면 측정은 서로 다른 깊이에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알려줄 수 없지만 지진학자인 우리가 도움을 줄 수 있는 부분입니다.”라고 Mao는 말했습니다.

연구진은 남부 캘리포니아 지진 네트워크(Southern California Seismic Network)에 있는 65개의 광대역 지진계 데이터를 사용하여 지진파 전파 속도의 변화를 조사했습니다. 그들이 사용한 데이터는 지진과 관련된 지진파가 아니라 바다, 바람, 인간 활동으로 인한 “배경” 지진 진동이었습니다.

Mao는 “이러한 지진 배경 진동은 연속적이므로 지진 속도 변화를 지속적으로 측정하고 모니터링할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

지진파의 속도는 파도가 통과하는 물질의 기계적 상태에 따라 달라집니다. 지하수면이 상승하면 암석 사이의 공극 공간의 압력이 증가하고 지진파는 이러한 다공성 암석을 통해 더 느리게 전파됩니다.

연구진은 지진 속도 변화로부터 계산된 지하수 저장량 추정치가 우물 및 위성 데이터에서 얻은 지하수 저장량 측정값과 잘 비교된다는 사실을 발견했습니다.

연구원들은 또한 샌 가브리엘 밸리(San Gabriel Valley)와 레이먼드 분지(Raymond Basin)에서 눈에 띄는 대수층 보충을 발견했는데, 이는 샌 가브리엘 산맥(San Gabriel Mountains)의 표면 또는 지하 흐름으로 인한 것으로 보입니다.

조밀한 지진 네트워크와 심각한 물 부족의 결합으로 인해 로스앤젤레스는 “기존 지진 데이터가 대수층 모니터링, 이해 및 관리에 어떻게 기여할 수 있는지 보여줄 수 있는 이상적인 장소”라고 Mao는 말했습니다.

그녀는 지진 데이터가 다양한 유형의 측정과 결합되어 지속 가능한 데이터 기반 방식으로 귀중한 자원을 관리하는 데 필요한 지하수 역학에 대한 포괄적인 그림을 생성할 것이라고 덧붙였습니다.

8월 오스틴에 있는 텍사스 대학교의 조교수가 될 마오는 오스틴에 지진 기술을 적용하여 해당 지역의 대수층이 인공 재충전에 어떻게 반응하는지 모니터링할 것이라고 말했습니다.