Главная  Информация для покупателей  Глобальные изменения мировых запасов пресной воды

Глобальные изменения мировых запасов пресной воды

16 мая 2018


В новом глобальном спутниковом исследовании распределения на Земле пресной воды обнаружено, что влажные районы Земли становятся более влажными, а засушливые районы все больше высыхают. Полученные данные свидетельствуют о том, что это обусловлено множеством факторов, в том числе мелиорацией, антропогенными изменениями климата и природными климатическими циклами.

Глобальная карта наземных пресноводных ресурсов, полученная в феврале 2016 года в результате использования данных GRACE.

Исследовательская группа, возглавляемая НАСА, которая включала Хироко Бодуана, специалиста факультета университета Междисциплинарного центра науки о Земле штата Мэриленд (ESSIC), использовала 14-летние наблюдения миссии Gravity Recovery and Climate Experiment — GRACE (космический эксперимент по изучению климата и гравитационных возмущений) для отслеживания глобальных тенденций в распределения пресной воды в 34 регионах мира.

В исследовании, опубликованном в выпуске журнала Nature от 17 мая 2018 года, также были включены данные об осадках, полученные со спутника, запущенного в рамках глобального проекта по климатологии осадков, возглавляемого ESSIC; ряд изображений земной поверхности со спутника, предоставленные НАСА и Службой геологических изысканий США; карты орошения; опубликованные отчеты о деятельности человека, связанной с сельским хозяйством, добычей полезных ископаемых. Период исследования охватывает период с 2002 по 2016 год.

«Это первый раз, когда доступность пресной воды на Земле была оценена посредством использования спутникового наблюдения», — сказал Мэтт Роделл, руководитель лаборатории гидрологических наук в Центре космических полетов имени Годдара НАСА, который является ведущим автором статьи. «Основной целью исследования было выяснить отличие сдвигов в наземном хранении воды, вызванных естественной изменчивостью (периоды влажности и сухие периоды, связанные с Эль-Ниньо и Ла-Нинья, например), от отклонений, связанных с изменением климата или действиями человека, такими как перекачка грунтовых вод из водоносного слоя быстрее, чем он пополняется».

Пресная вода присутствует в озерах, реках, почве, снегу, грунтовых водах и ледниковом льду. Таяние ледников на полюсах, обусловленное изменением климата, ведет к повышению уровня моря. На суше пресная вода является одним из важнейших ресурсов Земли для питья и орошения. И хотя запасы воды в некоторых регионах относительно стабильны, во многих местах наблюдается их увеличение или уменьшение. И нынешнее исследование показало новую, достаточно тревожную тенденцию.

«Мы наблюдаем крупные гидрологические изменения», — сказал соавтор исследования Джеймс Фамиглиетти из Лаборатории реактивного движения НАСА. «Мы впервые наблюдаем, что влажные земельные участки мира, расположенные на высоких широтах, становятся еще более влажными, а тропики и другие сухие районы еще больше высыхают. Внимательно изучая сухие районы, мы обнаружили несколько горячих точек, возникших в результате истощения подземных вод». Фамиглиетти отметил, что, хотя потеря воды в некоторых регионах явно обусловлена ​​эффектами потепления климата, такими как таяние ледников на полюсах и альпийских льдов, нужно время, прежде чем другие модели могут быть однозначно отнесены к изменению климата.

«Модель „влажное увлажняется, а сухое сушится“ предсказана Межправительственной группой по изменению климата на конец XXI века, но нам потребуется гораздо больше данных, чтобы иметь возможность окончательно сказать, что климатические изменения такого рода уже имеются», — сказал Фамиглиетти. «Однако, данная тенденция, безусловно, вызывает беспокойство».

GRACE в 2002 году в качестве совместной миссии с Германским аэрокосмическим центром (DLR) запустил два спутника. Расстояние между спутниками было точно измерено для обнаружения изменений в гравитационном поле Земли, вызванных движениями массы на планете. Используя этот метод, GRACE отслеживал изменения в хранении наземных вод ежемесячно и ежегодно, пока его научная миссия не закончилась в октябре 2017 года. Однако одно только «космическое метеорологическое оборудование» не могло рассказать Боудоуну, Роделлу, Фамиглиетти и их коллегам о том, что вызывает новую тенденцию распределения воды. Спутниковых наблюдений GRACE было не достаточно. «Мы изучали информацию о выпадении осадков, сельскохозяйственной деятельности и перекачке подземных вод, чтобы найти возможное объяснение тенденций, замеченных с помощью GRACE», — сказал Бодуэн.

Одной из главных причин истощения подземных вод было сельское хозяйство, особенно при осложнении ситуации естественными циклами, как это видно в Калифорнии, сказал Фамиглиетти. Дефицит пресной воды, вызванный сильной засухой с 2007 по 2015 год, усугублялся использованием подземных вод для поддержки ферм в Центральной долине штата. Юго-Западная Калифорния теряет 4 гигатонны пресной воды в год за тот же период. Гигатонна (109 тонн) воды является эквивалентом массы воды в 400 000 олимпийских бассейнах. Большинство пресноводных ресурсов Калифорнии происходят из дождя и снега, которые собираются в Сьерра-Неваде в виде снежного покрова. Когда начался естественный период засухи, снежный покров и поверхностные воды уменьшились, и люди стали больше использовать подземные воды.

Тенденция к понижению просматривается и у пресноводных запасов Саудовской Аравии, и это тоже связано с давлением со стороны сельского хозяйства. С 2002 по 2016 год регион терял 6,1 гигатонн в год подземных вод. Серии изображений со спутников показывают рост орошаемых сельскохозяйственных угодий в засушливом ландшафте с 1987 года по настоящее время, что объясняет увеличение перерасхода воды. «Естественные циклы дождливых и сухих лет также могут стать причиной данной тенденции, судя по 14-летней записи данных, которая вряд ли сохранится», — сказал Роделл. Примером может служить западный бассейн Замбези и дельта Окаванго, жизненно важный источник воды для дикой природы на севере Ботсваны. В этом регионе запасы наземных вод увеличивались со средней скоростью 29 гигатонн в год с 2002 по 2016 год. Этому влажному периоду, согласно данным GRACE, предшествовали, по крайней мере, два десятилетия сухости. Роделл считает, что это пример естественной изменчивости, которая наблюдается в течение десятилетий в этом регионе Африки. Исследователи обнаружили, что сочетание естественного и человеческого факторов может привести к сложным сценариям в некоторых регионах. Ранее не задокументированные сокращения воды произошли в северо-западном Китае, в провинции Синь Цзян. Это регион, размером с Канзас, который граничит с Казахстаном на западе и пустыней Такламакан на юге и охватывает центральную часть гор Тянь-Шаня.

Роделл и его коллеги смогли свести воедино несколько факторов и объяснить исчезновение 5,5 гигатонн в год наземных запасов воды в провинции Синь Цзян. Причиной было не только понижение уровня осадков. Часть наземной воды происходит благодаря таянию ледников, вызванному изменением климата, и перекачки подземных вод из угольных шахт. Но эти дополнительные ресурсы были исчерпаны из-за увеличения потребления воды для орошения пахотных земель и испарений речной воды в жарких районах.

Другая информация

23 апреля
Гидроразрыв пласта: почему экологи против нового эффективного метода добычи нефти

Одним из спорных, но результативных методов добычи «черного золота» из забитых или мелких подземных пор и трещин является так называемый гидроразрыв пласта.

19 апреля
Материал электроники будущего не оправдал себя

Уже несколько лет ученые занимаются поисками идеальных материалов для создания электроники будущего. Но ранее подходящий на эту роль кандидат показал свои новые свойства, чем разочаровал ученых.

16 апреля
Как музыка в контексте ее восприятия влияет на эмоции и стресс

Воздействуя на слуховой аппарат человека, можно добиться положительных результатов в вопросе здоровья его психики.

15 апреля
Производство белков возможно с помощью бактерий

Ученые сумели с помощью искусственно созданных бактерий производить труднодоступные белки.

11 апреля
«Умная ткань» обнаруживает опасные газы

Ученые создали нити-сенсоры, способные обнаруживать вредные газы и сигнализировать об этом изменением цвета.

Вся информация