Η απόληψη υπόγειων υδάτων μετατοπίζει τον άξονα της Γης κατά αρκετά εκατοστά κάθε χρόνο
Η συνεχής μετατόπιση στον άξονα της Γης αποκαλύπτει πόσα υπόγεια ύδατα εξάγει η ανθρωπότητα ετησίως και απορρίπτει στους ωκεανούς. Πρόκειται για γιγαντιαίες ποσότητες.
Η συμβολή των τριών κύριων συνιστωσών του TWS(χερσαία αποθήκευση νερού) στη μεταβολή του GMSL(Παγκόσμια Μέση Στάθμη Θάλασσας) παρουσιάζεται στα Σχήματα 1d-1f. Αυτές περιλαμβάνουν τις μεταβολές της εδαφικής υγρασίας (συμπεριλαμβανομένου του νερού του χιονιού, που αποτελεί δευτερεύουσα συνιστώσα), του συσσωρευμένου νερού στα φράγματα και των υπόγειων υδάτων, αντίστοιχα. Η συνεισφορά της εδαφικής υγρασίας παρουσιάζει έντονες διαχρονικές διακυμάνσεις, αλλά μικρή τάση με την πάροδο του χρόνου. Τα φράγματα αποτελούν σημαντική αιτία μείωσης του GMSL. Το συσσωρευμένο νερό σε τεχνητούς ταμιευτήρες εκτιμήθηκε από μια παγκόσμια βάση δεδομένων που περιλαμβάνει τις θέσεις, τις μέγιστες χωρητικότητες και τους χρόνους ολοκλήρωσης της κατασκευής για 7.320 φράγματα με σωρευτική χωρητικότητα περίπου 7.000 km3 από το 1900. Εδώ έχουν συμπεριληφθεί και τα αποτελέσματα της διαρροής. Το πρώτο έτος της επίδρασης της διαρροής μετά την ανάσχεση θεωρήθηκε ότι είναι 5% της αρχικής μέγιστης χωρητικότητας και αυξάνεται αργά ανάλογα με την τετραγωνική ρίζα του χρόνου.
Η εξάντληση των υπόγειων υδάτων προέκυψε χρησιμοποιώντας την αναπλήρωση και την άντληση υπόγειων υδάτων που υπολογίστηκαν από το παγκόσμιο υδρολογικό μοντέλο PCR-GLOBWB (Wada et al., 2010, 2011). Η απόληψη υπόγειων υδάτων βασίζεται σε βάση δεδομένων για την απόληψη υπόγειων υδάτων και τις αρδευόμενες εκτάσεις γύρω στο έτος 2000. Η απόληψη υπόγειων υδάτων του έτους αναφοράς 2000 επεκτάθηκε σε άλλες περιόδους χρησιμοποιώντας εκτιμήσεις καθαρής ζήτησης υπόγειων υδάτων (λαμβάνοντας υπόψη τη διαθεσιμότητα επιφανειακού γλυκού νερού) που προσομοιώθηκαν από το PCR-GLOBWB. Οι μεταβολές των υπόγειων υδάτων έχουν σχετικά μεγάλη επίδραση στη Παγκόσμια Μέση Στάθμη Θαλάσσης.
Αυτό είχε ως αποτέλεσμα όχι μόνο μια μικρή αλλαγή στον προσανατολισμό της Γης, αλλά και μια συνολική άνοδο της στάθμης της θάλασσας κατά 6,24 χιλιοστά μέσα σε 17 χρόνια.
 |
| Σχήμα 2 |
Η σημασία της συμβολής των υπόγειων υδάτων στην αύξηση του GMSL(Global Mean Sea level) από το 1993 έως το 2010 μπορεί να φανεί πιο καθαρά σε ένα πολικό διάγραμμα (παραπάνω διάγραμμα), το οποίο δείχνει τόσο το μέγεθος όσο και την κατεύθυνση των τάσεων. Κάθε συνεισφορά από τις μπλε γραμμές στο Σχήμα 1 εμφανίζεται στο Σχήμα 2α.
Δεν περιλαμβάνονται οι μικρές συνεισφορές στις τάσεις από την υγρασία του εδάφους, τη βαρομετρική πίεση, την πίεση του πυθμένα του ωκεανού, τους ανέμους και τα ρεύματα. Το κόκκινο βέλος δείχνει ότι το GIA PM(Polar Motion) κινείται προς τη δυτική ακτή της Γροιλανδίας με ρυθμό 6,74 cm/yr (Seo et al., 2021). Το Σχήμα 3 δείχνει ότι η εξάντληση των υπόγειων υδάτων είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος παράγοντας που συμβάλλει στην τάση διέγερσης της PM
 |
| Σχήμα 3 Συνολική μεταβολή της αποθήκευσης υπόγειων υδάτων στην ξηρά (α) και η σχετική μεταβολή της στάθμης της θάλασσας (β) για την περίοδο 1993-2010. Μονάδες είναι mm νερού. |
Το Σχήμα 2β συγκρίνει την παρατηρούμενη (κόκκινο) και την εκτιμώμενη (μπλε) τάση της διέγερσης των PM. Η εκτιμώμενη τάση διέγερσης των PM είναι το διανυσματικό άθροισμα όλων των βελών στο Σχήμα 2α, περιλαμβάνοντας επιπλέον τις επιδράσεις της εδαφικής υγρασίας, της βαρομετρικής πίεσης, της πίεσης του πυθμένα του ωκεανού, των ανέμων και των ρευμάτων. Οι ελλείψεις αντιπροσωπεύουν τις αβεβαιότητες του ρυθμού διέγερσης των PM που εκτιμώνται από το άθροισμα των τετραγωνικών τυπικών σφαλμάτων στις εκτιμήσεις της τάσης σε επίπεδο εμπιστοσύνης 95%. Τα συμπαγή μπλε και διακεκομμένα βέλη δείχνουν τις εκτιμήσεις της διέγερσης των PM με και χωρίς υπόγεια ύδατα, αντίστοιχα. Χωρίς τα υπόγεια ύδατα, οι εκτιμώμενες και οι παρατηρούμενες τάσεις διέγερσης των PM δεν συμφωνούν καλά. Η διαφορά μειώνεται σημαντικά όταν περιλαμβάνονται τα υπόγεια ύδατα. Ο παρατηρούμενος ρυθμός GMSL από πολλαπλές δορυφορικές αλτιμετρικές μετρήσεις εξηγείται επίσης στενά όταν περιλαμβάνονται τα δεδομένα εξάντλησης των υπόγειων υδάτων (βλ. Σχήμα S2 στις υποστηρικτικές πληροφορίες S1).
Όπως εξηγεί η ερευνητική ομάδα, διάφορες εξελίξεις συμβάλλουν σε μια συνεχή αλλαγή στον προσανατολισμό του άξονα της Γης, δεν είναι όλες ανθρωπογενείς. Οι ανθρωπογενείς περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, την κατασκευή και την πλήρωση φραγμάτων και το λιώσιμο παγετώνων σε όλο τον κόσμο λόγω της κλιματικής αλλαγής. Ωστόσο, εάν δεν συμπεριληφθεί η εξόρυξη και απόρριψη των υπόγειων υδάτων, η παρατηρούμενη μετατόπιση στον άξονα της Γης δεν θα αντιστοιχεί στην προβλεπόμενη. Ενώ ο άξονας της Γης μετατοπίζεται συνεχώς ελαφρώς ως αποτέλεσμα, οι εποχιακές μετατοπίσεις στην ατμόσφαιρα προκαλούν σημαντικά μεγαλύτερες διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια του έτους, σύμφωνα με το αμερικανικό επιστημονικό περιοδικό Nature.
Συνολικά, η άντληση υπόγειων υδάτων είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος παράγοντας στη μετατόπιση του άξονα της Γης, σύμφωνα με την ανάλυση. Μόνο η λεγόμενη μεταπαγετώδης ανύψωση της γης των χερσαίων μαζών που καλύφθηκαν από παγετώνες κατά τη διάρκεια των τελευταίων εποχών παγετώνων έχει ακόμη μεγαλύτερο μερίδιο. Έτσι, σε αντίθεση με ό, τι είχε υποτεθεί προηγουμένως, η εξόρυξη υπόγειων υδάτων συμβάλλει επίσης περισσότερο στη μετατόπιση του άξονα της Γης από τα φράγματα και το λιώσιμο των παγετώνων. Αυτό από μόνο του μετατοπίζει τον άξονα της Γης κατά περίπου 4,3 εκατοστά ετησίως. Η ομάδα διαπίστωσε ακόμη ότι το μεγαλύτερο μέρος των υπόγειων υδάτων κατά τη διάρκεια της περιόδου μελέτης εξήχθη στις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες, την Κεντρική Ασία, το Ιράν και την Ινδία.
Το γεγονός ότι ο προσανατολισμός της Γης μπορεί να προσδιοριστεί με τόση ακρίβεια οφείλεται στα κβάζαρ. Αυτοί οι ενεργοί πυρήνες των μακρινών γαλαξιών χρησιμεύουν ως ακίνητα αντικείμενα αναφοράς, για να το πούμε έτσι, με τη βοήθεια των οποίων οι αστρονόμοι μπορούν επίσης να μετρήσουν τη Γη. Ο Κορεάτης Ki-Weon Seo, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη μελέτη που βασίζεται σε αυτό και δημοσιεύθηκε στο Geophysical Research Letters, έχει ήδη περαιτέρω σχέδια. Επειδή τα δεδομένα σχετικά με την κίνηση των πόλων υπάρχουν από τα τέλη του 19ου αιώνα, η άντληση νερού θα μπορούσε να αναλυθεί πολύ πιο πίσω, λέει. Ωστόσο, ανησυχεί επίσης ότι η ανθρωπότητα συμβάλλει στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας μέσω της εξόρυξης υπόγειων υδάτων, ανεξάρτητα από την υπερθέρμανση του πλανήτη.
Οι εκτιμήσεις των παγκόσμιων κλιματικών μοντέλων δείχνουν ότι η εξάντληση των υπόγειων υδάτων συμβάλλει σημαντικά στην αύξηση του GMSL. Από την έναρξη λειτουργίας του GRACE, οι παρατηρήσεις της χρονικά μεταβαλλόμενης βαρύτητας δείχνουν μεγάλες ποσότητες εξάντλησης των υπόγειων υδάτων και την επακόλουθη άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Πριν από την αποστολή GRACE, οι προϋπολογισμοί του GMSL έδειχναν μείωση των υπόγειων υδάτων, αλλά δεν υπήρχε επιβεβαίωση από άμεσες παρατηρήσεις σε παγκόσμια κλίμακα. Ανεξάρτητη επιβεβαίωση της συμβολής των υπόγειων υδάτων στις μεταβολές του GMSL θα μπορούσε να προέλθει από τις μεταβολές της δυναμικής πλάτυνση στους πόλους της Γης (J2) και της πολικής κίνησης (PM). Διαπιστώσαμε ότι η J2 δεν είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για το σκοπό αυτό λόγω της γεωγραφίας (χαμηλά γεωγραφικά πλάτη) των υδροφόρων οριζόντων που έχουν εξαντληθεί κατά την περίοδο αυτή και της αβεβαιότητας στις προβλέψεις της GIA σχετικά με την J2.
Από την άλλη πλευρά, η διέγερση PM, ( , ), για την περίοδο 1993-2010 είναι ευαίσθητη στις παγκόσμιες αλλαγές των υπόγειων υδάτων και οι παρατηρούμενες και οι προβλεπόμενες διεγέρσεις PM συμφωνούν καλά μεταξύ τους. Διαπιστώσαμε ότι η εξάντληση των υπόγειων υδάτων ήταν η δεύτερη μεγαλύτερη (4,36 cm/yr) συνιστώσα της τάσης της διέγερσης των PM προς τις 64,16°Ε κατά τη διάρκεια της περιόδου 1993-2010. Μεταξύ των γνωστών πηγών διέγερσης των PM, οι μεταβολές των υπόγειων υδάτων είναι ιδιαίτερα σημαντικές για την εξήγηση της συνιστώσας, με τάση προς 90° ανατολικού γεωγραφικού μήκους. Η παραμέληση της εξάντλησης των υπόγειων υδάτων στον προϋπολογισμό της διέγερσης των PM οδηγεί σε μια τάση που είναι περισσότερο δυτική από ό,τι παρατηρείται. Διάφορες επιλογές για τις εκτιμήσεις άλλων συνεισφορών του επιφανειακού φορτίου μάζας οδηγούν στο ίδιο συμπέρασμα. Αυτό επιβεβαιώνει ότι η εξάντληση των υπόγειων υδάτων είναι μια σημαντική πηγή αύξησης του GMSL κατά τις τελευταίες δεκαετίες, όπως υποδείχθηκε προηγουμένως από αυτά τα μοντέλα.
Πηγή: https://www.nature.com/articles/d41586-023-01993-z
