Новое исследование международной группы ученых пришло к выводу, что истощение водоносных горизонтов оказывает воздействие на страны по всему миру и может угрожать как стабильности местных экосистем, так и водной безопасности, откачка грунтовых вод вызывает наклон всей планеты. Также международный коллектив гидрологов и климатологов всесторонне изучил круговорот пресной воды на Земле и пришёл к выводу, что в 18% регионов планеты циркуляция пресной воды между реками, прудами, озерами, прочими водоёмами и другими средами была существенным образом нарушена в результате деятельности человека.
Проведённый анализ показывает, что сильные отклонения в характере движения воды через водоёмы и почву начали происходить в последние полтора столетия значительно чаще и в большем числе регионов, чем в доиндустриальную эру. Это говорит о том, что человечество активно нарушает глобальный круговорот пресной воды.
Учёные пришли к такому выводу в ходе всестороннего анализа того, как поменялся характер движения пресной воды через почвы и водоёмы во всех регионах мира в промежутке между серединой XVII века и началом текущего столетия. Этот период времени охватывает как доиндустриальную эпоху (1661–1860), так и современную эру (1861–2005), во время которой облик планеты во многих её регионах радикально поменялся, в том числе в результате построек ГЭС, дамб и прочих гидросооружений.
Учёные исследовали влияние этих изменений на круговорот воды на Земле, для чего они подготовили детальную модель гидросферы планеты и просчитали при её помощи то, как менялось движение потоков пресной воды в почве и водоёмах с очень высоким пространственным разрешением. Для этого учёные разделили всю сушу на квадраты площадью 50 на 50 км и проследили за тем, как менялся уровень влажности почвы, объём протекающей через реки, озёра и прочие водоёмы воды, а также иные гидрологические параметры.
Эти расчёты показали, что различные гидрологические аномалии, в том числе засухи, потопы и прочие отклонения от типичного объёма влаги в грунте или водоёмах, ежемесячно и ежегодно охватывали примерно 9,4–9,8% от общей площади суши в доиндустриальную эру. В последующие 1,5 столетия этот показатель фактически удвоился – сейчас подобные аномалии постоянно охватывают около 18% водоемов и 15% почв, что учёные в первую очередь связывают с хозяйственной деятельностью человека.
Большее число подобных регионов оказалось сосредоточено в тропических районах Южной Америки и Африки, а также в центральных районах США и Мексики, на юге Европы и Китая, а также в Индии и на Ближнем Востоке. В России эти аномалии наиболее выражены в северных регионах страны, что связано как с глобальным потеплением, так и с усилением деятельности человека в последние полвека. Понимание этого, как надеются учёные, поможет человечеству лучше подготовиться к последующим переменам в круговороте пресной воды на всей Земле в целом.
На Аляске реки и ручьи становятся оранжевыми и кислотными. Как пишет «Моя Планета», самой ржавой стала река Кобук протяженностью чуть более 450 километров. В течение нескольких лет ученые фиксировали, что водоем и его притоки приобретают все более оранжевый оттенок. В оранжевых реках нашли высокую концентрацию железа и недостаточный объем растворенного кислорода. Кроме того, вода в таких водоемах кислая.
В некоторых реках pH достигает 3,5. А это кислее, чем апельсиновый сок. Точная причина повышения концентрации железосодержащих минералов пока не известна. Однако ученые убеждены, что виновато во всем повышение температуры и таяние вечной мерзлоты. Это разбудило многие процессы, которые были заторможены в течение пяти тысяч лет.
По одной из версий, таяние вечной мерзлоты освободило железо, находящееся в замерших почвах. Специалисты отмечают, что Арктика, в том числе и северные районы Аляски, прогреваются в четыре раза быстрее, чем другие районы мира. Еще одна версия – таяние вечной мерзлоты привело к появлению бактерий и восстановлению окисленного железа в почвах. Когда грунтовые воды выносят железо в поток, насыщенный кислородом, оно вновь окисляется и приобретает яркий оранжевый цвет.
Истощение подземных вод
Когда дождь, талый лед и снежный покров просачиваются в почву, они накапливаются в больших подземных водоносных горизонтах, которые обеспечивают пресную воду для питья, сельского хозяйства, промышленности и даже производства энергии. Подземные воды жизненно важны для выживания человечества на планете, поскольку они обеспечивают 99 процентов всей жидкой пресной воды на Земле, и примерно 2,5 миллиарда человек полагаются на эти системы для выживания.
Несмотря на свою важность, измерение воздействия людей на водоносные горизонты и мобилизация поддержки для их защиты может оказаться непростой задачей из-за их закрытого и подземного характера. Но новое исследование, опубликованное в журнале Nature, поднимает глобальную тревогу по поводу защиты этих ресурсов, а также приводит примеры политических изменений и других методов, которые помогли восстановить ранее истощающиеся водоносные горизонты подземных вод.
В ходе исследования ученые из Университетского колледжа Лондона, Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и ETH Zürich провели измерения подземных вод, собранных из 170 000 скважин в 1700 системах водоносных горизонтов. По словам исследователей, это первое глобальное представление об уровнях подземных вод на основе наземных данных, обеспечивающее уровень детализации, которого невозможно достичь с помощью только спутниковых или компьютерных моделей. Хотя их выводы в основном являются плохими новостями, есть и хорошие новости.
«Исследование показало, что уровень грунтовых вод снижается более чем на 10 см в год в 36% контролируемых систем водоносных горизонтов», — сообщают исследователи в заявлении для прессы UCL. «Он также сообщил о быстром сокращении более чем на 50 см в год в 12% систем водоносных горизонтов, при этом наиболее серьезное снижение наблюдается на возделываемых землях в засушливом климате».
Это согласуется с прошлогодним отчетом New York Times, который показал, что из 80 000 скважин с подземными водами в США 40 процентов достигли рекордно низкого уровня за последнее десятилетие. Как также подчеркивается в докладе, больше всего пострадали такие штаты, как Аризона, которая даже ограничивает новое строительство из-за проблем с водой. Другие, незападные государства, также продемонстрировали признаки истощения подземных вод.
Новое исследование выявило резкое снижение уровня грунтовых вод в Иране, Чили, Мексике и США и предупреждает, что осушенные водоносные горизонты могут привести к проникновению морской воды и оседанию суши (опусканию). Это также может повлиять на естественную функцию водно-болотных угодий и рек, а предыдущие исследования даже показали, что откачка грунтовых вод вызывает наклон всей планеты.
Но в редкие моменты (особенно когда речь идет об изменении климата) исследование также приносит хорошие новости, сообщая, что будущее полностью истощенных водоносных горизонтов далеко не предрешено. Исследователи отмечают, что водоносные горизонты в Таиланде, Испании и даже в некоторых США, которые демонстрировали признаки упадка в 1980-х и 1990-х годах, восстановились благодаря совершенствованию регулирования и другим методам восстановления воды, таким как межбассейновое перераспределение.
Несмотря на то, что грунтовые воды скрыты под поверхностью Земли, им наконец-то уделяется внимание, которого они заслуживают, и данные показывают, что разумное управление может помочь сохранить эти жизнеобеспечивающие водоносные горизонты для будущих поколений.
Мехико, обширный мегаполис с населением почти 22 миллиона человек и один из крупнейших городов мира, уже сталкивается с серьёзным водным кризисом, поскольку целый комплекс проблем, включая географию, хаотичное городское развитие и дырявую инфраструктуру, усугубляется последствиями изменения климата.
Годы аномально низкого количества осадков, более длительные засушливые периоды и высокие температуры усилили нагрузку на систему водоснабжения, которая и без того с трудом справляется с возросшим спросом. Власти были вынуждены ввести значительные ограничения на воду, откачиваемую из водохранилищ. Политики преуменьшают любое ощущение кризиса, но некоторые эксперты говорят, что ситуация сейчас достигла такого критического уровня, что Мехико может оказаться на пороге «нулевого дня» в течение нескольких ближайших месяцев, когда в огромных районах города иссякнет вода в кранах.
Густонаселенный Мехико раскинулся на высокогорном дне озера, примерно на высоте немногим более 2220 метров над уровнем моря. Он был построен на богатой глиной почве, в которую сейчас погружается, и подвержен землетрясениям и очень уязвим к изменению климата. Возможно, сегодня это одно из последних мест, которое кто-либо выбрал бы для строительства мегаполиса.
Ацтеки выбрали это место для строительства своего города Теночтитлан в 1325 году, когда он представлял собой череду озер. Они строились на острове, расширяя город вширь, сооружая сети каналов и мостов для работы с водой. Но когда в начале 16 века прибыли испанцы, они разрушили большую часть города, осушили дно озера, засыпали каналы и вырубили леса. Их действия и проложили путь ко многим современным проблемам Мехико. Водно-болотные угодья и реки были заменены бетоном и асфальтом. В сезон дождей здесь происходят наводнения, а в сухой сезон пересыхает.
Около 60% воды в Мехико поступает из подземного водоносного горизонта, но его добыча была настолько чрезмерной, что, согласно последним исследованиям, город погружается с пугающей скоростью – около полуметра в год. И водоносный горизонт пополняется недостаточно быстро. Дождевая вода скатывается с твёрдых, непроницаемых поверхностей города, вместо того чтобы просачиваться в землю. Остальная часть городской воды перекачивается на огромные расстояния вверх по склону из источников за пределами города, что является невероятно неэффективным процессом, в ходе которого около 40% воды теряется из-за утечек.
Водная система Кутзамала, сеть водохранилищ, насосных станций, каналов и туннелей, обеспечивает около 25% воды, используемой в долине Мехико, в которую входит Мехико-Сити. Но сильная засуха взяла своё. В настоящее время при примерно 39% мощности она находится на историческом минимуме.
Естественная изменчивость климата сильно влияет на эту часть Мексики. Три года Ла-Нинья принесли в регион засуху, а затем приход Эль-Ниньо в прошлом году привёл к болезненно короткому сезону дождей, который не смог пополнить запасы воды в водохранилищах. Но и долгосрочная тенденция вызванного человеком глобального потепления продолжает подпитывать более продолжительные засухи и более сильные волны жары, а также более обильные дожди, когда они всё-таки приходят.
Как сообщает CNN, водный кризис вызвал ожесточенные дебаты о том, достигнет ли город «нулевого дня», когда уровень воды в системе Кутзамала упадёт до такого низкого уровня, что она не сможет обеспечить жителей города водой. В начале февраля местные СМИ широко распространили информацию о том, что чиновник из филиала Конагуа заявил, что без существенных осадков «нулевой день» может наступить уже летом. И хотя власти города опровергли это сообщение, многие эксперты предупреждают о нарастающем кризисе. В Мехико может закончиться вода до наступления сезона дождей.