オガララ帯水層

オガララ帯水層（オガララきょうすいふくそう、 oh-gə- LAH -lə）は、アメリカ合衆国グレートプレーンズの地下に位置する、砂、シルト、粘土、砂利に囲まれた浅い地下水面帯 水層である。世界最大級の帯水層の一つで、8つの州（サウスダコタ州、ネブラスカ州、ワイオミング州、コロラド州、カンザス州、オクラホマ州、ニューメキシコ州、テキサス州）の一部にまたがり、約174,000平方マイル（450,000 km ^{2 ）の面積を占めている。 [1]地質学者}NHダートンが1898年に、ネブラスカ州オガララの町の近くにあるその模式地から命名した。この帯水層はハイプレーンズ帯水層システムの一部で、ハイプレーンズの80%を占める主要な地質単位であるオガララ層に存在する。^{[2] [3]}

農業目的の大規模な取水は、センターピボット灌漑や自動車エンジンを地下水井戸に動力として利用したことにより、第二次世界大戦後に始まりました。[ 4 ^]現在、米国全体の灌漑地の約27％が帯水層の上にあり、米国の灌漑用地下水の約30％を生み出しています。^[5]帯水層は過剰取水と汚染の危険にさらされています。1950年以降、農業用灌漑により帯水層の飽和容積は推定9％減少しました。一度枯渇すると、降雨によって帯水層が自然に補充されるまでに6,000年以上かかります。^[6]

帯水層システムは、ハイプレーンズ研究地域の境界内に住む230万人（1990年の国勢調査）の82％に飲料水を供給しています。^[7]

帯水層物質の堆積は、ロッキー山脈南部がまだ地殻変動的に活発だった後期中新世から前期鮮新世にかけて、200万年から600万年前に遡る。高地から西にかけて、河川や小川が概ね西から東または南東の方向に水路を切り開いた。ロッキー山脈の浸食によって沖積堆積物と風成堆積物がもたらされ、それが古代の水路を埋め、最終的に現在の帯水層全体を覆い、水を含むオガララ層を形成した。^{[8] [9]その点で、このプロセスは、}カンザス川やその支流など、この地域の他の現代の河川で現在行われているプロセスと似ている。主な違いは時間と深さである。

オガララの深さは、当時の地表の形状によって異なり、古代の谷や水路を埋めている場所が最も深くなります。オガララ層は、深部では主に粗い堆積岩で構成されており、上に行くほど粒子の細かい物質に変化します。

オガララ層の水で飽和した厚さは、数フィートから1,000フィート以上に及ぶ。最深部は1200フィート（300メートル）で、北部平原では一般にもっと深い。^[10]陸地表面下の水の深さは、北部の一部ではほぼ400フィート（120メートル）であるが、南部の大部分では100～200フィート（30～61メートル）である。現在、帯水層への淡水の再涵養は極めて遅い速度で起こっており、その隙間の水の多くは、最も最近の氷河期、おそらくはそれ以前にまで遡る古水であることが示唆されている。

オガララ内の地下水は、一般的に西から東へ平均1フィート/日の割合で流れています。透水係数、つまり流体（水）が多孔質材料を通過する能力は、1日25〜300フィート（7.6〜91.4メートル）の範囲です。^[11]オガララ内の水質は変化し、北部地域では飲用および灌漑用として最も水質が高いのに対し、南部地域では最も水質が悪いです。^[12]過去60〜70年間の灌漑密度、気候、窒素施用などの人為的および自然的プロセスにより、硝酸塩などの汚染物質の濃度が上昇しました。硝酸塩レベルは一般的にUSGS水質基準を満たしていますが、時間の経過とともに徐々に増加し続けています。^[12]この傾向は、帯水層の一部における将来の地下水の持続可能性に影響を与える可能性があります。

帯水層は、水循環における地下水貯蔵庫です。地下水は再生可能な水源ですが、貯蔵量は比較的ゆっくりと補充されます。USGSは、帯水層に何が流入しているか (地表からの地下水補給)、何が流出しているか (汲み上げられた水と河川への基底流)、および貯蔵量の純変化 (増加、減少、または変化なし) を判断するために、帯水層の調査を数回実施しました。

USGSは、2005年の総貯水量は約29億2500万エーカーフィート（3608 km ³）と推定した。灌漑用にオガララ帯水層から汲み上げられた水は、2000年には26 km ³（21,000,000エーカーフィート）に達した。1940年代後半に大規模な地下水汲み上げが始まって以来、ハイプレーンズ帯水層からの過剰汲み上げは3億3200万エーカーフィート（410 km ³）に達し、エリー湖の容積の85％に相当した。^[13]特に地下水に依存しているテキサス州ハイプレーンズの多くの農家は、汲み上げコストの上昇と過剰汲み上げの危険性に気づき、現在では灌漑農業から離れつつある。 ^[14]

地下水が涵養される速度は、いくつかの要因によって制限される。平野部の大部分は半乾燥地帯で、一定の風が地表水の蒸発と降雨を早める。多くの場所では、帯水層は不浸透性で浅いカリケ層に覆われており、この層は実質的に浸透しない。そのため、地表から帯水層に涵養できる水の量は限られている。しかし、プラヤ湖の土壌は異なり、カリケで覆われていないため、帯水層が涵養できる数少ない地域となっている。農民や開発によるプラヤの破壊は、利用可能な涵養地域を減少させる。カリケの蔓延は、土壌水分の蒸発しやすいことと半乾燥気候によるところが大きい。乾燥すると蒸発量が増え、土壌中のカリケの量が増える。どちらのメカニズムも、地下水面に到達する涵養水の量を減少させる。

帯水層の涵養量は、テキサス州とニューメキシコ州の一部では年間0.024インチ（0.61 mm）であるのに対し、カンザス州中南部では年間6インチ（150 mm）である。^[15]

オガララ帯水層の上にある地域は、米国で最も畜産が盛んな地域のひとつで、トウモロコシ、小麦、大豆の栽培が盛んである。降水量が十分でなく、転用できる地表水が常にあるわけではない地域での大規模農業の成功は、灌漑用に地下水を汲み上げることに大きく依存してきた。

半乾燥地帯であるハイプレーンズの初期開拓者は、 1930 年代の悲惨なダストボウルで頂点に達した干ばつの周期による農作物の不作に悩まされました。センターピボット灌漑が利用可能になった第二次世界大戦後になって初めて、ハイプレーンズの帯水層システムの陸地は、世界で最も農業生産性の高い地域の一つに変わりました。

灌漑による汲み上げ速度が涵養速度を上回ると、地下水位は低下する。場所によっては、最大汲み上げ時に地下水位が年間5フィート（1.5メートル）以上低下したと測定された。極端な場合には、着実に低下する地下水位に到達するために井戸を深く掘る必要があった。21世紀には、帯水層の重要性が認識され、地域および国際ジャーナリストによる報道が増加した。^{[16] [17] [18] [19]}

節水対策（段々畑や輪作）、より効率的な灌漑方法（センターピボットや点滴）、灌漑面積の縮小により帯水層の枯渇は緩やかになったが、カンザス州南西部やテキサス州パンハンドルなどの地域では水位が依然として低下している。ネブラスカ州東部と中部の一部、テキサス州ラボック南部の地域など、他の地域では1980年以降水位が上昇している。

センターピボット灌漑装置は、 2013年のニューヨークタイムズの記事「井戸が干上がり、肥沃な平原が塵と化す」で「悪者」^[20]と評され、オガララ帯水層の一部が容赦なく衰退していることを報じている。巨大なセンターピボット灌漑装置を使った60年間の集約農業により、ハイプレーンズ帯水層の一部が枯渇した。 ^[20]枯渇した帯水層の地下水を補充するには、数百年から数千年分の降雨が必要となる。1950年のカンザス州では、灌漑された耕作地は25万エーカー（10万ヘクタール）を覆っていたが、センターピボット灌漑の使用により、約300万エーカーの土地が灌漑された。^[20]テキサス州パンハンドルの一部では、地下水位が干上がった（脱水された）。 「帯水層の上に広がるテキサス州の広大な農地は、もはや灌漑に耐えられない。カンザス州中西部では、帯水層の100マイル帯（160km）に広がる灌漑農地の最大5分の1がすでに干上がっている。」^[20]

センターピボット灌漑システムは、節水に役立つ高効率システムであると考えられています。しかし、2013年までにセンターピボット灌漑の水消費効率が年々向上したため、農家は水の消費量を減らすのではなく、より集中的に植え付け、より多くの土地を灌漑し、より水を必要とする作物を育てることを選択しました。これはジェヴォンズ・パラドックスの実践例です。^{[20]地下水使用量を削減する1つの方法は、処理済みのリサイクル水を灌漑に使用することです。別の方法は、}ヒマワリなど、水をより少なく必要とする作物に切り替えることです。^[21]

プラット川など、いくつかの川は帯水層の水位より下を流れています。このため、川は地下水の流れ（基底流）を受け取り、帯水層を補充するのではなく、その地域から地下水を排出します。

オクラホマ州西部に建設された4,610万ドルのオプティマ湖ダムは、帯水層の水位低下により湖の水源であるビーバー川の流量が大幅に減少したため、役に立たなくなった。 ^[22]

2001年から2008年までの枯渇は、20世紀全体の累計枯渇量の約32％に相当します。^[23]米国では、帯水層からの水の最大の利用者は、農業用灌漑、石油・石炭採掘です。^[24]「米国における累計地下水枯渇は1940年代後半に加速し、世紀末までほぼ一定の直線率で続きました。広く認識されている環境への影響に加え、地下水枯渇は、国の水需要を満たす地下水供給の長期的な持続可能性にも悪影響を及ぼします。」^[23]カンザス州立大学の社会学教授であるマシュー・サンダーソン氏によると、これらの傾向は、生産のトレッドミルによる水使用技術への過剰投資を奨励する農業補助金制度と米国の税法によって悪化しています。ロバートソンは、保全準備金プログラムの改正や州レベルでの水利用の制限強化など、地下水保全へのインセンティブを高めるための連邦政策改革を提案している。 ^[25]

1940 年代以降、オガララ川からの揚水により、一部の地域では帯水層が 300 フィート (90 メートル) 以上も下がっています。生産者は灌漑用水への依存を減らす対策を講じてきました。合理化された運用により、40 年前に必要とされたのとほぼ同じ量の水を使用して、大幅に高い収穫量を生産できます。それでも、2001 年から 2011 年にかけて帯水層が失われた量は、20 世紀全体の累計枯渇量の 3 分の 1 に相当します。オガララ川は主に雨水によって補充されますが、実際に帯水層に到達する降水量は年間約 1 インチにすぎません。テキサス高原のほとんどの地域では降雨量は最小限で、蒸発量が多く、浸透率は遅いです。^[26]

1990年代、帯水層には約30億エーカーフィートの地下水が蓄えられ、農作物の灌漑や都市部の飲料水として利用されていた。水需要は補給量を上回っている。水位は特にテキサス州とニューメキシコ州で低下している。テキサス工科大学ラボック校の名誉教授で歴史家のポール・H・カールソン氏によると、帯水層の長期使用は「問題があり、大幅な再評価が必要だ」という。^[27]

2008年、トランスカナダ社は、アルバータ州のアサバスカ油砂からテキサス州ヒューストン近郊の製油所まで石油を輸送する1,661マイル（2,673 km）のキーストーンXLパイプラインの建設を提案した。^{[28] [29]パイプラインの提案ルートは}ネブラスカ砂丘 の東部を横断しており、ルート反対派は流出した希薄ビチューメンによる汚染の可能性があるためオガララ帯水層へのリスクを指摘している。^{[30] [31]}

パイプライン業界のスポークスマンは、原油や精製液体炭化水素を輸送する既存のパイプラインの数千マイルが、長年にわたりワイオミング州南東部、コロラド州東部、ニューメキシコ州、ネブラスカ州西部、カンザス州、オクラホマ州、テキサス州でオガララ帯水層を越えていたと指摘している。^{[32] [33] [34] [35] [36]パイオニア原油パイプラインはネブラスカ州を東西に横断しており、コロラド州、ネブラスカ州、カンザス州のオガララ帯水層を横断するポニー・エクスプレス・パイプラインは、}連邦エネルギー規制委員会の許可を得て、2013年現在、天然ガスから原油への転換が進められている。^[37]

国境を越えるパイプラインプロジェクトの主導機関として、米国国務省は1969年の国家環境政策法で義務付けられている環境影響評価を委託した。環境影響評価書は、プロジェクトが「環境への悪影響」の脅威をほとんどもたらさないと結論付けた。 ^{[30] [38]}この報告書は、国務省と連邦エネルギー規制委員会の両方を支援し、トランスカナダの他のプロジェクト提案の環境影響評価書を作成した企業であるCardno Entrixによって起草された。「政府プロジェクトの建設を申請する企業が影響分析の割り当てと支払いに関与するのは一般的である」が、^[39]このプロジェクトの反対者の中には、利益相反があるかもしれないと示唆する者もいた。その懸念に応えて、国務省の監察官室は潜在的な利益相反の調査を実施した。2012年2月の調査報告書では、請負業者の選定にも環境影響評価書の作成にも利益相反は存在しなかったと述べられている。^[40]

バラク・オバマ米大統領は「2012年1月に環境審査にもっと時間が必要だとして、当初はキーストーンXLパイプラインを拒否した」^[41] 。 2013年2月17日、ナショナル・モールで行われた集会には、キーストーンXLに抗議する約4万人が集まった。^[41] 2014年1月、米国務省はキーストーンXLパイプラインの最終補足環境影響評価書のエグゼクティブサマリーを発表し、モデルによれば、パイプラインからオガララ川に到達した大量の原油流出は、最大1,214フィート（370メートル）まで広がり、溶解成分はさらに最大1,050フィート（320メートル）まで広がる可能性があると結論付けた。^[42]

ドナルド・トランプ大統領は就任早々、2017年1月にキーストーンXLパイプラインを支持する大統領覚書に署名し、バラク・オバマ大統領の決定を覆した。^[43] 2021年1月20日、ジョー・バイデン大統領は、TCエナジー・コーポレーションに付与されたキーストーンXLパイプライン（フェーズ4）の許可^{[45]を取り消す}大統領令^[44]に署名した。2021年6月9日、TCエナジーはキーストーンXLパイプラインの計画を断念した。^{[46] [47]}

2010年以来、アマリロ北部のムーア郡やダラム郡を含む8つの郡を管轄するノースプレーンズ地下水保全地区は、農家がオガララ帯水層から汲み上げる水を節約するために、年間30万ドルの実証プロジェクトを実施している。参加農家は、通常畑を灌漑するために必要な水の半分強でトウモロコシを栽培するか、慣例より数週間遅く植える。このプロジェクトでは、より高価な点滴灌漑ではなく、ピボットスプリンクラーが使用される。地区マネージャーのスティーブ・ウォルサーによると、帯水層の水位が低下していることを考えると、保全は不可欠だという。^[48]帯水層にちなんで名付けられた地元の非営利団体オガララ・コモンズは、地元のコミュニティと協力し支援するだけでなく、オガララ帯水層とその周辺地域の保全にも取り組んでいる。^{[49] [50] [51]}

2013年には11人の農家が保全プログラムに参加し、一部は水をまく土壌ではなく乾いた土壌に植えた。彼らは植物の間に広いスペースを空けており、これは水分をより長く保つ技術である。土壌センサーにより、農家は作物の水分レベルに関する正確な情報を収集できる。水を節約する動機は、帯水層からの水の汲み上げに関する地区の規制によるものである。米国地質調査所は、テキサス州の帯水層の水位は流域内の他のどの州よりも低下していると判定した。^[48]

農家は自分の土地で帯水層から無料で水を汲み上げることができる。揚水コストが低いのは、燃料として天然ガスが安価だからである。ノースプレーンズ地区は2005年に初めて揚水制限を設け、4年後に規制を強化した。現在、特定の井戸にはメーターの設置が義務付けられている。地区が直面しているもう1つの課題は、作物の価格が上昇したため、^一部の農家が畑を増やし、帯水層からの水の利用をさらに増やしていることだ。^{[48 ]}

• 「オガララ帯水層」マンジュラ・V・グル、農業政策専門家、ジェームズ・E・ホーン、カー持続可能農業センター所長兼CEO、オクラホマ州ポトー
• USGS ハイプレーンズ地域地下水調査
• テキサス州のオガララ帯水層をめぐる法廷闘争
• カンザス州地質調査所のハイプレーンズ/オガララ帯水層に関する情報
• オクラホマ州の調査研究により、ハイプレーンズ帯水層の一部が急速に再涵養されていることが示唆される

北緯36°59′26″ 西経101°26′52″ / 北緯36.99056° 西経101.44778° / 36.99056; -101.44778