在过去一百万年中，冰川多次覆盖内华达山脉时，从山上流下的河流变得更加强大，在如今的加利福尼亚中央谷开凿出宽一英里、深 100 英尺的河道。当冰川消退时，高速融水顺着山坡奔涌而下，携带着冲刷下来的砾石和岩石。当水流在山谷下游减缓时，鹅卵石从水柱中沉降下来，填满了峡谷。这些“古河谷”长期以来一直未被发现，埋藏在地下，但现在人们正在使用机载成像系统绘制它们的地图。它们的发现可能有助于解决一个现代问题：加利福尼亚需要平衡气候变化加剧的洪水和干旱极端情况——通过将水储存在地下。
加州人长期以来一直将地下水作为河流干涸时的备用水源。但是地表水和地下水是相连的，因此从井中抽取地下水会进一步降低河流和溪流的水位。由于过度抽取和阻止自然补给的工程基础设施（例如阻止水从漫滩土壤中渗漏的堤坝），地下水位已经下降了几十年。中央谷枯竭的含水层现在的容量是加利福尼亚州约 1400 个水库的三倍。
人们可以通过将水散布在地表以渗入地下来帮助恢复水文健康，这个过程称为人工含水层补给。但是粘土土壤占中央谷的 65% 到 80%，水在其中流动缓慢。这就是古河谷（科学家也称之为下切谷填充物）可以派上用场的地方。由于它们充满了砾石，因此比粘土土壤更具渗透性，并且可以吸收大约 60 倍的水。
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当大型风暴来袭时，加州人可以捕获洪水并将其散布在最年轻的古河谷之上，这些河谷就位于地表之下。水将被快速吸收并储存起来以应对长期干旱。这将提高大范围地区的水位，使地表水流更强壮、更健康，保护溪流中的鱼类，使人们能够继续使用水井并阻止地面沉降——当地下水被移除时土地坍塌的现象。“这些地质‘快速通道’是我们管理地下水资源所需的自然基础设施，”斯坦福大学地球物理学家 Rosemary Knight 说，她是周二发表在《环境研究快报》上的一项新研究的主要作者。
加利福尼亚大学戴维斯分校水文地质学荣誉退休教授 Graham Fogg 大约在 40 年前首次提出利用古河谷进行人工含水层补给。他假设内华达山脉流出的每条河流都有相应的古河谷。但在四分之一世纪的搜索中，他和他的研究生只发现了三个——使用一种乏味的方法，即分析来自井的数万个土壤样本。然而，在新的研究中，Fogg、Knight 和他们的合作者证明了一种更快找到这些河谷的方法：驾驶装有航空电磁成像 (AEM) 仪器的直升机来“看到”地下。这项技术根据土壤类型的电磁响应来区分土壤类型，类似于磁共振成像。研究人员使用 AEM 绘制了 Fogg 和他的一位学生已经通过土壤数据发现的已知古河谷之一。“我认为重要的是弄清楚 AEM 是否能够检测到这些东西，”Fogg 说。“根据这些结果，它可以。”
Knight 的团队使用 AEM 数据制作了一个三维地图，蓝色显示粘土，红色显示沙子和砾石。她说，这些地图将帮助研究人员在其他地方识别古河谷。美国地质调查局地球物理学家 Burke Minsley 没有参与这项研究，他说 Knight 的数据还增加了关于河谷几何形状、深度以及与其他地下水流路径的连通性的重要细节——远远超出井日志数据可以提供的范围。
自从 Knight 和 Fogg 几年前开始这项研究以使用 AEM 寻找古河谷以来，加利福尼亚州水资源部 (DWR) 采纳了科学家的建议，开展了一个侦察项目，使用 AEM 绘制 100 个枯竭的地下水盆地的地图。到目前为止，从范围更广但细节较少的 DWR 项目中收集的数据仍在处理中。但是，该部门 AEM 调查的项目经理 Katherine Dlubac 说，到目前为止，对于古河谷来说“看起来很有希望”。“补给在加利福尼亚州非常重要，”她说。“这是我们在 DWR 的首要任务……帮助当地人获得更多关于他们含水层的信息。” Dlubac 说，该州将回去收集更精细的数据，这个过程可能会在未来六个月内开始。
由于古河谷在容量、大小和可达性方面与众不同，Fogg 和 Knight 希望可以将它们之上的土地划为专门的补给区。人们耗尽地下水的一个原因是地下一直是未知领域。随着这些帮助人们可视化地下情况的 3D 地图的出现，这种情况终于发生了变化，实现了 Fogg 数十年的愿景。他说，看到“人们注意到并利用这些信息”是“令人欣慰的”。