Wypompowaliśmy tyle wód gruntowych, że zmienił się obrót Ziemi

Przesunięcie masy i wynikający z tego wzrost poziomu mórz w wyniku wycofania wód gruntowych spowodowały, że biegun obrotowy Ziemi przesunął się o prawie metr w ciągu dwóch dekad.

Wypompowując wodę z ziemi i transportując ją w inne miejsce, ludzie przesunęli tak duże zbiorniki wodne, że Ziemia przechyliła się o prawie 80 cm (31,5 cala) na wschód tylko w latach 1993-2010, wynika z nowego badania opublikowanego 15 czerwca w Listy z badań geofizycznychKrótkie czasopismo badawcze AGU o dużym wpływie, którego implikacje obejmują nauki o Ziemi i kosmosie.

Na podstawie modeli klimatycznych i naukowców wcześniej oszacowane W latach 1993-2010 ludzie przepompowali 2150 gigaton wody gruntowej, co odpowiada wzrostowi poziomu mórz o ponad 6 milimetrów (0,24 cala). Ale zweryfikowanie tych szacunków jest trudne.

Jedno podejście leży na biegunie obrotowym Ziemi, czyli punkcie, wokół którego krąży planeta. Porusza się w procesie zwanym ruchem biegunowym, w którym położenie bieguna obrotowego Ziemi zmienia się względem skorupy. Rozmieszczenie wody na planecie wpływa na rozkład masy. Podobnie jak dodanie niewielkiej wagi do bączka, Ziemia obraca się trochę inaczej, gdy porusza wodę.

„Ziemski biegun rotacji często się zmienia” – powiedział Ki-wyun Seo, geofizyk z Seoul National University, który kierował badaniami. „Nasze badanie pokazuje, że spośród przyczyn związanych z klimatem redystrybucja wód gruntowych ma największy wpływ na dryf szybu”.

Tutaj naukowcy porównali zaobserwowany ruch biegunowy (czerwona strzałka, „OBS”) z wynikami modelowania bez (przerywana niebieska strzałka) i z (ciągła niebieska strzałka) redystrybucji masy wód gruntowych. Model z redystrybucją masy wód podziemnych lepiej pasuje do obserwowanego ruchu biegunowego, informując badaczy o wielkości i kierunku wpływu wód podziemnych na obrót Ziemi. Źródło: Seo i in. (2023), Listy z badań geofizycznych

Była to zdolność wody do zmiany obrotu Ziemi Odkryty w 2016 rokuDo tej pory nie zbadano konkretnego udziału wód podziemnych w tych zmianach cyrkulacji. W nowym badaniu naukowcy modelowali obserwowane zmiany w dryfowaniu biegunów obrotowych Ziemi i ruchu wody – najpierw biorąc pod uwagę tylko pokrywy lodowe i lodowce, a następnie dodając różne scenariusze redystrybucji wód gruntowych.

Model pasował do dryfu polarnego obserwowanego dopiero wtedy, gdy naukowcy uwzględnili 2150 gigaton redystrybucji wód gruntowych. Bez tego model został zatrzymany przy 78,5 cm (31 cali) lub 4,3 cm (1,7 cala) dryfu rocznie.

„Bardzo się cieszę, że znalazłem niewyjaśnioną przyczynę dryfowania szybu” — powiedział Seo. „Z drugiej strony, jako mieszkaniec lądu i rodzic, jestem zaniepokojony i zaskoczony, widząc, że pompowanie wód gruntowych jest kolejnym źródłem podnoszenia się poziomu mórz”.

„To niesamowity wkład i zdecydowanie ważna dokumentacja” – powiedział Surendra Adhikari, naukowiec z JPL, który nie był zaangażowany w to badanie. Adhikari opublikowała artykuł z 2016 roku na temat redystrybucji wody wpływającej na dryf rotacyjny. „Zidentyfikowali rolę pompowania wód gruntowych w ruchu biegunów i jest to bardzo ważne”.

Lokalizacja wód gruntowych jest ważna w zakresie, w jakim może zmienić dryf polarny; Redystrybucja wody ze średnich szerokości geograficznych ma większy wpływ na szyb. W okresie badań większość wody została ponownie rozprowadzona w zachodniej Ameryce Północnej i północno-zachodnich Indiach, w obu przypadkach na średnich szerokościach geograficznych.

Seo powiedział, że podejmowane przez stany próby spowolnienia tempa wyczerpywania się wód gruntowych, zwłaszcza na tych wrażliwych obszarach, mogą teoretycznie odwrócić zmianę erozji, ale tylko wtedy, gdy takie metody ochrony będą obowiązywać przez dziesięciolecia.

Wał zwykle zmienia się o kilka metrów w ciągu około roku, więc zmianom spowodowanym pompowaniem wód gruntowych nie grozi zmiana pór roku. Ale w geologicznej skali czasu dryf polarny może mieć wpływ na klimat, powiedział Adhikari.

Następnym krokiem w tych badaniach może być spojrzenie wstecz.

„Obserwacja zmian bieguna obrotowego Ziemi jest przydatna do zrozumienia różnic w magazynowaniu wody na całym kontynencie” – powiedział Seo. Dane dotyczące ruchu biegunów są dostępne od końca XIX wieku^y Stulecie. Dlatego możemy wykorzystać te dane, aby zrozumieć kontynentalne różnice w magazynowaniu wody w ciągu ostatnich 100 lat. Czy nastąpiły zmiany w reżimie hydrologicznym spowodowane ociepleniem klimatu? Ruch biegunowy może zawierać odpowiedź”.

Odniesienie: „Drift biegunów Ziemi potwierdza wyczerpywanie się wód gruntowych jako ważny czynnik przyczyniający się do wzrostu poziomu mórz na świecie w latach 1993–2010” Autorzy: Ki-wyun-seo, Dongriol-ryeo, Goyoung-eum, Taeohan-jeon, Jae-seong Kim, Kuhyun-eum, Jianli Chen, Clark R. Wilson, 15 czerwca 2023, dostępne tutaj. Listy z badań geofizycznych.
doi: 10.1029/2023GL103509

Autorski:

• Ki-Weon Seo (autor korespondencyjny), Centre for Educational Research and Department of Earth Science Education, Seoul National University, Seul, Republika Korei
• Jae-Seung Kim, Kookhyoun Youm, Wydział Edukacji Nauk o Ziemi, Uniwersytet Narodowy w Seulu, Seul, Republika Korei
• Dongriol Ryo, Wydział Inżynierii Infrastruktury, Uniwersytet w Melbourne, Parkville, Australia
• Jooyoung Eom, Wydział Edukacji Nauk o Ziemi, Kyungbuk National University, Daegu, Republika Korei
• Taewhan Jeon, Centrum Badań Edukacyjnych, Uniwersytet Narodowy w Seulu, Seul, Republika Korei
• Jianli Chen, Wydział Geodezji i Geoinformatyki, Instytut Badań Ziemi i Kosmosu, Politechnika w Hongkongu, Hongkong
• Clark Wilson, Wydział Nauk o Ziemi i Centrum Badań Kosmicznych, University of Texas w Austin, Austin, TX, USA