カリフォルニア州は地下に水を貯めることで農場の水不足を解消できる

この記事はもともとInside Climate Newsに掲載されたもので、Climate Deskのコラボレーションの一環です。

カリフォルニア大学リバーサイド校によるカリフォルニアの農業と気候に関する新たな研究では、農業を維持し、気候の軌道に対応できる、カリフォルニア全域にわたる新たな水の捕捉、貯蔵、配水システムの計画を提案しています。

研究は、気候変動と貯水システムの機能不全により消費可能な水が消失しつつあり、その最大の消費者の一つである農業産業が困窮に陥っていると結論付けている。

カリフォルニア州の農業部門は、州全体の水の約40%、つまり消費水の80%を消費しています。利用可能な水量が減少する中で、農業は適応を迫られています。この研究は、農業部門が適応するための道筋を示しています。

先月、米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences）に掲載されたこの研究は、地下水帯水層は表層水貯留層よりも貯水ポテンシャルが高いことを明らかにした。したがって、蒸発や氾濫の危険にさらされるダムや貯水池の建設に数十年を費やすのではなく、セントラルバレーと沿岸平野の下にある枯渇した帯水層に水を転用すべきである。

過去40年間、帯水層は過剰に汲み上げられてきました。つまり、帯水層に水が戻される量よりも多く取り出されてきたのです。帯水層の枯渇が進むと、地盤沈下が起こる可能性があります。「セントラルバレーの一部の地域では、年間30～60センチほど沈下しています」と、カリフォルニア大学リバーサイド校の公共政策学教授で、この研究の共著者であるカート・シュワベ氏は述べています。地盤沈下は、建物や高速道路などのインフラに亀裂や劣化を引き起こす可能性があります。また、帯水層の保水能力と周囲の生態系の健全性にも悪影響を及ぼします。

地下水帯水層の涵養は、こうした環境への悪影響を軽減するだけでなく、干ばつ時の水の「貯蓄口座」を強化することにもつながります。カリフォルニア州では、表流水が不足すると、水の利用は地下水貯蔵にシフトします。

しかし、大きな問題は単に水量の問題だけではありません。「20年以上前にカリフォルニアに引っ越したとき、ある人がこう言いました。『カリフォルニアには水が少ないなんて言われても信じないで。実はたくさんあるんだ。問題は、水の管理が本当にまずいことなんだ』」とシュワベ氏は言います。

干ばつに悩まされているこの州は、2度の雨期と大気河川によって水浸しになったばかりだが、インフラはその余剰水を適切に貯蔵することができなかった。

雨漏りする屋根を想像してみてください。以前は、屋根から浸み出す雨水を1ガロンのバケツに5回に分けて貯めることができていました。しかし今では、1回の雨でも5ガロンのバケツが必要になります。

降水量は過去の降水量と比べてあまり変わっていないが、「気候変動によって降雨量は減少する一方、その激しさははるかに増している」とシュワベ氏は述べた。

さらに、気候危機によって気温が上昇し、地表水が補給される前に蒸発し、従来は春の間貯水池を満たしてきた降雨が雪の塊として積もるのを妨げている。

ガロンバケツのように、カリフォルニア州の貯水施設は小さすぎます。さらに、地形による吸収の遅れも相まって、鉄砲水が発生し、本来であれば有用な水が海へ逆流してしまう事態を招いています。

例えば、2023年には2年分の降雪と猛暑が続き、洪水の危険性が生じました。州当局は、オロビル湖をはじめとする南カリフォルニアとセントラルバレーの貯水池から水を放出することを決定しました。これは洪水を防ぎ、下流に水を流すことには役立ちましたが、多くのカリフォルニア住民は淡水が無駄になっていることに憤慨しました。越流水を減らすため、水道局や灌漑地区は降雨を貯留するための涵養池を建設しました。しかし、それだけでは不十分でした。絶え間ない過剰揚水と気候変動により、帯水層は今日に至るまで枯渇したままです。

パシフィック研究所で水効率と再利用を研究する上級研究員、ブルック・ベルハヌ氏は、降水が地表水として蓄積され、土壌に浸透して地下水帯水層を補充するという自然の涵養プロセスも、都市化や舗装などの不浸透性の被覆によって妨げられる可能性があると述べた。

研究は、短期間で大量の水を適切に捕捉し、同様の水損失状況を回避するために、より管理された帯水層涵養（MAR）インフラストラクチャが必要であることを示唆している。

MARは、特に低位帯の帯水層を意図的に涵養する手法です。カリフォルニア州ではすでに広く導入されているMARインフラには、水を枯渇した地域に再分配する導水構造物と、地上への散水、あるいはよりコストのかかる方法として井戸への直接注入による注入が含まれます。

しかし、帯水層への効果的な涵養を確実にするためには、さらなる監視と測定が必要です。「2014年までは、生産者は帯水層への汲み上げや注入の監視や報告を義務付けられていませんでした」とシュワベ氏は述べています。

いずれにせよ、カリフォルニア州が他の州よりも監視活動を行っている主な理由は、他の州では水の供給がそれほど大きな懸念事項ではないためだとベルハヌ氏は述べた。監視基準は州や地域によって異なり、都市部に対する規制は農業地域や工業地域とは異なる。ベルハヌ氏は、市町村レベルでの水利用効率に関する国内の容積ポテンシャルを評価した研究に基づき、「監視や報告のための連邦規制の枠組みは存在しない。多くの場合、水道メーターすら設置されていない」ことを明らかにした。

規制があった地域でも、報告は不定期だったり不完全だったりすることが多く、カリフォルニア大学リバーサイド校の研究者たちは、積極的な栽培業者らが南カリフォルニアに導入した数少ない正確​​な監視システムの拡大に取り組んでいる。

さらに、この研究では、余剰水を持つ農家が、それを必要としている別の農家と取引できる自主的な水市場の設置を提案しています。これは双方にとってメリットのあるプロセスです。水を売る農家は追加利益を得ることができ、もう一方の農家は切実に必要な水を手に入れることができます。「希少性と配送コストに基づいて価格が決定されれば、このような市場は水の貯蔵と効率的な利用を促すインセンティブとなるでしょう」とシュワベ氏はプレスリリースで述べています。

ベルハヌ氏は、水取引市場は地域によっては機能するが、他の地域では機能しない可能性があると付け加えた。「すべての関係者がルールに従って行動していることを確実にするために、非常に強力なガバナンスの枠組みが必要です。」このプロセスには、監視方法の改善、データの透明性、そして明確な外部コストが必要だと彼は述べた。「取引の分散化が進むほど、流域規模のシステム全体の利益を調整することが非常に難しくなります。」

この研究では、廃水の再利用の価値についても言及されています。歴史的に、廃水は環境安全基準を満たすように処理された後、海洋や地下水系に放出されてきました。時間の経過とともに、自然のプロセスによって浄化されます。環境による浄化を待つ代わりに、水処理施設は廃水を灌漑、商業利用、または涵養目的に再利用することができます。

2023年までに、水処理施設は廃水を飲料水として利用できるほど十分に浄化できるようになります。「私たちが使用している水は、いずれ誰かの飲料水や灌漑用水となるでしょう」とベルハヌ氏は言います。飲料水用であれ帯水層涵養用であれ、カリフォルニア州の浄水場は、十分な供給量を確保するために、リサイクル方法を取り入れるなど、事業を拡大しています。

「世界の水の総量は実際には変わりません。ある時点でどれだけの水が利用可能かを考えるのではなく、私たちの活動を水循環全体とより良く統合していくという考え方へと転換する必要があります」とベルハヌ氏は述べた。

調査ではさらに、農業の適応を助けるための、持続可能な農業慣行、土地の再利用、淡水化などの効率性に基づく管理ソリューションを数多く挙げています。

「今こそ、農業、自治体、環境の連携の可能性と機会について考え、より多くの水を捕集して地中に貯留する賢明な投資を行うべき時だ」とシュワベ氏は述べた。