在過去一百萬年中，冰川多次覆蓋內華達山脈時，從山上流下的河流變得更加強大，在如今的加利福尼亞中央谷開鑿出寬一英里、深 100 英尺的河道。當冰川消退時，高速融水順著山坡奔湧而下，攜帶著沖刷下來的礫石和岩石。當水流在山谷下游減緩時，鵝卵石從水柱中沉降下來，填滿了峽谷。這些“古河谷”長期以來一直未被發現，埋藏在地下，但現在人們正在使用機載成像系統繪製它們的地圖。它們的發現可能有助於解決一個現代問題：加利福尼亞需要平衡氣候變化加劇的洪水和乾旱極端情況——透過將水儲存在地下。
加州人長期以來一直將地下水作為河流乾涸時的備用水源。但是地表水和地下水是相連的，因此從井中抽取地下水會進一步降低河流和溪流的水位。由於過度抽取和阻止自然補給的工程基礎設施（例如阻止水從漫灘土壤中滲漏的堤壩），地下水位已經下降了幾十年。中央谷枯竭的含水層現在的容量是加利福尼亞州約 1400 個水庫的三倍。
人們可以透過將水散佈在地表以滲入地下來幫助恢復水文健康，這個過程稱為人工含水層補給。但是粘土土壤佔中央谷的 65% 到 80%，水在其中流動緩慢。這就是古河谷（科學家也稱之為下切谷填充物）可以派上用場的地方。由於它們充滿了礫石，因此比粘土土壤更具滲透性，並且可以吸收大約 60 倍的水。
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當大型風暴來襲時，加州人可以捕獲洪水並將其散佈在最年輕的古河谷之上，這些河谷就位於地表之下。水將被快速吸收並儲存起來以應對長期乾旱。這將提高大範圍地區的水位，使地表水流更強壯、更健康，保護溪流中的魚類，使人們能夠繼續使用水井並阻止地面沉降——當地下水被移除時土地坍塌的現象。“這些地質‘快速通道’是我們管理地下水資源所需的自然基礎設施，”斯坦福大學地球物理學家 Rosemary Knight 說，她是週二發表在《環境研究快報》上的一項新研究的主要作者。
加利福尼亞大學戴維斯分校水文地質學榮譽退休教授 Graham Fogg 大約在 40 年前首次提出利用古河谷進行人工含水層補給。他假設內華達山脈流出的每條河流都有相應的古河谷。但在四分之一世紀的搜尋中，他和他的研究生只發現了三個——使用一種乏味的方法，即分析來自井的數萬個土壤樣本。然而，在新的研究中，Fogg、Knight 和他們的合作者證明了一種更快找到這些河谷的方法：駕駛裝有航空電磁成像 (AEM) 儀器的直升機來“看到”地下。這項技術根據土壤型別的電磁響應來區分土壤型別，類似於磁共振成像。研究人員使用 AEM 繪製了 Fogg 和他的一位學生已經透過土壤資料發現的已知古河谷之一。“我認為重要的是弄清楚 AEM 是否能夠檢測到這些東西，”Fogg 說。“根據這些結果，它可以。”
Knight 的團隊使用 AEM 資料製作了一個三維地圖，藍色顯示粘土，紅色顯示沙子和礫石。她說，這些地圖將幫助研究人員在其他地方識別古河谷。美國地質調查局地球物理學家 Burke Minsley 沒有參與這項研究，他說 Knight 的資料還增加了關於河谷幾何形狀、深度以及與其他地下水流路徑的連通性的重要細節——遠遠超出井日誌資料可以提供的範圍。
自從 Knight 和 Fogg 幾年前開始這項研究以使用 AEM 尋找古河谷以來，加利福尼亞州水資源部 (DWR) 採納了科學家的建議，開展了一個偵察專案，使用 AEM 繪製 100 個枯竭的地下水盆地的地圖。到目前為止，從範圍更廣但細節較少的 DWR 專案中收集的資料仍在處理中。但是，該部門 AEM 調查的專案經理 Katherine Dlubac 說，到目前為止，對於古河谷來說“看起來很有希望”。“補給在加利福尼亞州非常重要，”她說。“這是我們在 DWR 的首要任務……幫助當地人獲得更多關於他們含水層的資訊。” Dlubac 說，該州將回去收集更精細的資料，這個過程可能會在未來六個月內開始。
由於古河谷在容量、大小和可達性方面與眾不同，Fogg 和 Knight 希望可以將它們之上的土地劃為專門的補給區。人們耗盡地下水的一個原因是地下一直是未知領域。隨著這些幫助人們視覺化地下情況的 3D 地圖的出現，這種情況終於發生了變化，實現了 Fogg 數十年的願景。他說，看到“人們注意到並利用這些資訊”是“令人欣慰的”。