آب حاصل از برف و باران به اعماق زمین و لایه‌های خاک نفوذ می‌کند و در فضای اسفنج‌مانند زیر زمین به نام آبخوان‌ انباشته می‌شود. کشاورزان زمانی که نمی‌توانند آب کافی از منابع آب سطحی دریافت کنند، برای آبیاری محصولات خود به شدت به سراغ آب زیرزمینی می‌روند.
در بسیاری از کشورها درصد بالایی از جمعیت به آب زیرزمینی متکی هستند. در سراسر جهان، حدود دو میلیارد نفر به آب زیرزمینی وابسته هستند. با این همه، استفاده بیش از اندازه از آب زیرزمینی در ترکیب با خشکسالی، سبب نشست زمین می‌شود و در نتیجه، به زیرساخت‌های حیاتی مانند راه‌ها، ساختمان‌ها و لوله‌های آب و فاضلاب خسارت می‌زند.

مطالعه جدید پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا نشان می‌دهد که به طور متوسط ​​سه سال پس از خشکسالی طول می‌کشد تا کاهش آب زیرزمینی جبران شود- البته اگر اساساً جبران‌پذیر باشد. در این پژوهش که بزرگترین مطالعه در نوع خود به شمار می‌آید، پژوهشگران دریافتند که دوره سه‌ساله بازیابی، تنها درباره آبخوان‌هایی صادق است که چندان از فعالیت‌های انسان، تأثیر نپذیرفته‌اند، و در آبخوان‌هایی که بیش از اندازه از آن آب پمپاژ می‌شود، مدت زمان بازیابی ممکن است طولانی‌تر باشد.
برای بازیابی سطح آب زیرزمینی پس از خشکسالی، بارش جدید به زمان نیاز دارد تا در خاک نفوذ کند و آبخوان خالی‌شده را تغذیه کند. پژوهشگران در این مطالعه نشان می‌دهند که این فرایند در مناطقی که سطح آب زیرزمینی در عمق‌های بیشتر قرار دارد، چندین سال بیشتر طول خواهد کشید.
دکتر «حوری عجمی»، متخصص آب زیرزمینی از دانشگاه کالیفرنیا و پژوهشگر اصلی این مطالعه گفته است: «اگر مردم آب زیرزمینی را بدون آنکه نخست به آن اجازه دهند تا تغذیه شود پمپاژ کنند، سطح آب زیرزمینی همچنان پائین‌تر می‌رود، هزینه پمپاژ بالا می‌رود و زمین نشست می‌کند.»
این مطالعه جدید که در مجله Hydrology منتشر شده، نخستین مطالعه‌ای است که پاسخ آب زیرزمینی به خشکسالی را در مقیاس بزرگ بررسی کرده است. در مطالعات پیشین کاهش آب زیرزمینی، عمدتاً بر شبیه‌سازی مدل، تکیه شده بود و محدوده‌های کوچکتری پوشش داده شده بود. این مطالعه با تکیه بر 30 سال اندازه‌گیری روزانه از 600 حلقه چاه در ایالات متحده انجام شده است. یافته‌های مطالعه نشان می‌دهد که به طور متوسط حدود دو سال طول می‌کشد تا کمبود بارندگی به اُفت آب زیرزمینی تبدیل شود، هر چند در برخی موارد تا 15 سال نیز طول کشیده‌است. به دلیل فاصله زمانی طولانی، اثرات اُفت تراز را نمی‌توان بلافاصله احساس یا مشاهده کرد. با این همه، اثرات می‌توانند شدید باشند. کاهش سطح آب زیرزمینی در ترکیب با پمپاژ می‌تواند سبب کاهش تدریجی سطح زمین شود که فرونشست شناخته می‌شود. به گفته دکتر عجمی: «فرونشست مشکلی شناخته‌شده در بسیاری از مناطق به شمار می‌آید که در اثر عوامل اقلیمی و پمپاژ بیش از اندازه آب، تشدید شده است. فرونشست، خسارت برگشت‌ناپذیری به زیرساخت‌ها، ساختمان‌ها و راه‌ها وارد می‌سازد.» با نشست زمین و کاهش سطح آب زیرزمینی، آلاینده‌های موجود در خاک، مانند آرسنیک می‌تواند به تحرک درآید و آب را سمّی کند. در محدوده‌های ساحلی، آبخوان‌هایی که در اثر خشکسالی و پمپاژ خالی می‌شوند، با هجوم آب شور دریا روبرو هستند که در نتیجه آن، آب‌ زیرزمینی برای آشامیدن یا کشاورزی غیر قابل استفاده می‌شود. به گفته دکتر عجمی: «شما ابتدا با مشکل کمیت آب روبرو می‌شوید، و در نهایت با مشکل کیفیت آب سر و کار می‌یابید.» و به تعبیر Adam Schreiner از همکاران این مطالعه: «پمپاژ بیش از اندازه، تراز آب زیرزمینی را پائین‌تر می‌برد و در نتیجه آن، وضعیت رفته‌رفته بدتر می‌شود و بازیابی آبخوان، سخت‌تر و سخت‌تر می‌شود.»
برای کاهش خسارت ناشی از خشکسالی‌های طولانی که با ادامه گرم‌شدن زمین، اجتناب‌ناپذیر است، پژوهشگران چندین توصیه دارند. بیشتر مدل‌های اقلیم نشان می‌دهند که باران، شدیدتر می‌شود. ذخیره‌سازی آب باران می‌تواند آبخوان‌ها را تغذیه کند و بدین ترتیب، روند بازیابی را تسریع کند.
پژوهشگران همچنین توصیه می‌کنند که کشاورزان کارآیی آبیاری را بهبود بخشند و در مناطقی که کاهش آب زیرزمینی شدید است، گیاهان چندساله مانند بادام، پسته و گردو را به محصولات یکساله و کم‌آب‌بر تغییر دهند.
دکتر عجمی گفته: ما باید پیش‌بینی‌های اقلیم را بهبود دهیم تا آب زیرزمینی را نیز شامل شود، تا بتوانیم بهتر ارزیابی کنیم که چه چیزی داریم و چگونه از آن حفاظت کنیم.»