Глобальное снижение уровня грунтовых вод

Карта засухи создана на основе данных со спутников Грейс и результатов продолжительных наблюдений за погодой. Тёмно-красным цветом обозначен эффект засухи в Техасе в этом году. Новый анализ данных со спутника Грейс указывает на изменение уровня грунтовых вод во всём мире. Сведения предоставлены NASA и Центром по борьбе с засухой из Университета Небраски-Линкольна. (GRACE (англ. Gravity Recovery And Climate Experiment) — спутниковая миссия, направленная на изучение гравитационного поля Земли и его временны́х вариаций, связанных, в частности, с процессами изменения климата, — примеч. переводчика).

23 декабря. Во всём мире произошло снижение уровня подземных вод за последние 9 лет, согласно данным двух спутников. Эта тенденция связана с тем, что в засушливых регионах фермеры слишком много воды выкачивают из земли.

Вода исчезла под южной Аргентиной, западной Австралией и некоторыми районами США. Снижение особенно ярко проявилось в Калифорнии, Индии, Ближнем Востоке и Китае, т.е. там где быстро растущее сельское хозяйство увеличивает объёмы потребления воды.

«Грунтовые воды быстро истощаются практически во всех главных водоносных слоях засушливых и полузасушливых регионов мира», — говорит Джей Фэмиглиэтти — гидролог из университета при Калифорнийском Центре Гидрологического Моделирования в Ирвайне, команда которого показала новые тенденции 6 декабря на заседании Американского Геофизического союза.

Фэмиглиэтти и его коллеги находят воду, скрытую под поверхностью, используя современный аналог лозы (лоза в старину использовалась для поиска воды, — примеч. переводчика) в виде двух спутников размером с автомобиль.

Принцип работы этих спутников заключается в следующем: « … они летят друг за другом по одинаковой орбите в нескольких сотнях километров над землей и на расстоянии примерно 220 км друг от друга. Эти два аппарата специально назвали «Том» и «Джерри», чтобы подчеркнуть, что один из них как бы постоянно убегает, а второй — догоняет» (источник: elementy.ru, — примеч. переводчика).

Горы и другие крупные массовые образования фиксируются спутниками одинаково в любой период, однако перемещение воды в течение долгого периода времени вызывает малые колебания силы тяжести, из-за которых изменяются орбиты движения спутников.

Чтобы заметно изменить расстояние между спутниками, требуются много водных потоков. Последовательно исключая количество снежных осадков, речную, озёрную воду и влажность почвы, учёные в итоге в состоянии выявить изменения в уровне грунтовых вод с точностью до сантиметра на территории размером с шт. Иллинойс.

В ходе этого совместного проекта между НАСА и Немецким Космическим Центром были получены ежемесячные данные о состоянии грунтовых вод начиная с 2002 года. Выявленные общие тенденции могут восполнить пробелы в мониторинге и подтвердить наличие проблем в тех районах, где официальные сведения об уровне грунтовых вод являются неполными или вообще отсутствуют.

«Grace особенно хорошо подходит для тех регионов, где нет возможности для ведения полноценных наблюдений», — говорит Марк Биркенс — гидролог, изучающий грунтовые воды в Утрехтском университете в Нидерландах.

Например, как было показано, Китай недооценил использование грунтовых вод. В отличие от США, в Китае отсутствует национальная сеть для мониторинга воды. По данным Grace ежегодное снижение уровня вод составило от 6 до 7 см в районе равнин, расположенных на северо-востоке страны.

В некоторых областях виной всему может быть изменение климата. К примеру, равнины Патагонии в Аргентине и юго-восток США — по которому сильно ударила засуха — воды содержится меньше, чем в 2002 г.

Но нет никаких сомнений, что одной из причин резкого снижения уровня воды является резкое развитие сельского хозяйства. Например, сельскохозяйственный бум на севере Индии привёл к уменьшению объёма подземных запасов на 18 куб. метров ежегодно. Этого достаточно, чтобы наполнить водой больше 7 миллионов олимпийских плавательных бассейнов. А в центральной равнине Калифорнии, которая поддерживает одну шестую национальной орошаемой земли, водные запасы снижались в течение нескольких десятилетий по мере того, как фермеры строили новые колодцы и выкачивали из них около 4 куб. метров ежегодно.

«Люди используют грунтовые воды быстрее, чем они успевают восстановиться», — говорит Мэтью Роделл, гидролог (и участник проекта Grace) из Центра космических полётов НАСА в Гринбелт, шт. Мериленд.

Другой «горячей точкой» на новой карте Grace является Ближний Восток, состояние которого вызывает особые опасения. Вода, выкачиваемая из аравийского водоносного слоя под Саудовской Аравией и другими близ лежащими странами, была сформирована дождями тысячелетней давности. Как только эта вода исчезнет, возникнет необходимость в небольших ливнях, чтобы восполнить её.

Изменение климата только усугубит проблему, считает Фэмиглиэтти. Атмосферные осадки становятся всё более экстремальными, засуха только усиливается. Влажность в некоторых районах ещё более усилится, засуха соответственно тоже, что в итоге может ускорить процесс снижения грунтовых вод в последующие годы.

Несмотря на то, что учёные хоть и бьют тревогу, но они всё же не в состоянии говорить о конкретных объёмах. Grace отражает только изменения грунтовых вод, но ничего не говорит о её количестве.

«Мы в самом деле не знаем насколько исчерпаны самые большие водоносные слои во всём мире», — делится Саша Ричи из университета Калифорнийского Центра Гидрологического Моделирования.

Некоторые водосные слои, как например Нубийский, расположенный в сердце Северной Африки может быть достаточно объёмным для удовлетворения потребности в воде в течение многих столетий. Но вместе с тем существует мало надёжных оценок количества грунтовой воды, сохранившейся в водоносных слоях.

Несмотря на некоторую неуверенность, Леонард Коникоу, гидрогеолог из Американской Геологической Службы в Рестоне, говорит, что использование водных ресурсов во многих районах становится уже невозможным. Современные ирригационные системы, экономно использующие воду, могли бы улучшить положение дел, говорит он. Вместо того, чтобы позволять выпавшим осадкам в период дождей стекать в океан, можно было бы организовать их отведение в водоносные слои.

«Есть немало регионов в мире, где грунтовые воды не успевают возобновиться из-за их чрезмерного использования», — сообщает Коникоу. «Необходимо что-то менять».

В качестве дополнения к статье: Техасская засуха

Полезные для отслеживания долгосрочных тенденций в регионах с низким контролем данные Grace могут также поспособствовать в вопросе понимания происходящего в хорошо отслеживаемых районах. Для континентальной части США комбинирование данных Grace с метеоданными помогут создать модель движения воды из слоёв. На карте как раз показаны результаты моделирования, которые отображают ситуацию по состоянию на 28 ноября. По карте видно, что уровень поступления воды уменьшился на 2 процента по сравнению с 1948 г.

Китай проседает из-за чрезмерного использования подземных вод

Надпись на табличке: «Район проседания почвы, не подходить близко».

28 декабря. Министерство земли и природных ресурсов КНР сообщило, что более чем в 50 городах 19 провинций страны происходит оседание почвы. По мнению специалистов, это вызвано чрезмерным использованием подземных вод.

Согласно статистике министерства, в настоящее время по всей стране более чем на два метра просела почва на площади около 79000 квадратных километров. Наиболее сильное проседание почвы наблюдается в дельте реки Янцзы, на Северо-китайской равнине и берегах рек Фэньхэ и Вэйхэ. В Шанхае почва также, в среднем, уже просела на два метра, сообщает издание «Вэньхуэйбао».

По словам сотрудников министерства, оседание почвы наносит серьёзный вред и экономический ущерб городским наземным и подземным строениям.

Согласно подсчётам Управления геологических изысканий КНР, за несколько десятков лет ущерб уже составил более 300 млрд юаней ($46 млрд). Причиной такого явления, по мнению специалистов управления, является чрезмерное использование подземных вод.