16 июн 2023 2 188

Как мы качаем Землю: неожиданный эффект перекачки подземных вод

Вы когда-нибудь задумывались, что происходит с Землей, когда мы выкачиваем из нее воду? Оказывается, это не так безобидно, как может показаться. Новое исследование американских ученых показало, что из-за перекачки подземных вод Земля наклонилась почти на 80 сантиметров к востоку с 1993 по 2010 год. Это означает, что мы так сильно изменили распределение воды на планете, что даже повлияли на ее вращение.

Как это возможно? Дело в том, что Земля вращается не строго вокруг одной точки, а немного колеблется. Эта точка называется полюсом вращения, и она может меняться относительно коры Земли. На это влияет распределение массы на планете. Когда мы перекачиваем воду из одного места в другое, мы меняем эту массу. Это как добавить небольшой грузик к вертящемуся волчку — он будет крутиться немного по-другому.

Полюс вращения Земли на самом деле сильно меняется. Наше исследование показывает, что среди климатических причин перераспределение подземных вод оказывает наибольшее влияние на смещение полюса вращения

— Ки-Вон Сео, геофизик из Национального университета Сеула, который возглавил исследование.

Ученые смоделировали изменения положения полюса вращения и движения воды на Земле — сначала, учитывая только ледники и ледяные щиты, а затем добавляя разные сценарии перераспределения подземных вод. Они обнаружили, что модель соответствовала реальным данным только тогда, когда ученые учли 2150 гигатонн перераспределения подземных вод. Без этого модель ошибалась на 78,5 сантиметра, смещения за год.

Здесь исследователи сравнивают наблюдаемое полярное движение (красная стрелка, «OBS») с результатами моделирования без (пунктирная синяя стрелка) и с учетом (сплошная синяя стрелка) перераспределения массы подземных вод. Модель с перераспределением массы подземных вод гораздо лучше соответствует наблюдаемому движению полюсов, сообщая исследователям величину и направление влияния подземных вод на вращение Земли.

Я очень рад найти необъяснимую причину смещения полюса вращения. С другой стороны, как житель Земли и отец, я обеспокоен и удивлен тем, что перекачка подземных вод является еще одним источником подъема уровня моря

— Ки-Вон Сео.

Местоположение подземных вод имеет значение для того, насколько они могут изменить полярное движение; перераспределение воды из средних широт имеет большее влияние на полюс вращения. В течение периода исследования больше всего воды было перераспределено на западе Северной Америки и северо-западе Индии, оба находятся в средних широтах.

Попытки стран замедлить темпы истощения подземных вод, особенно в этих чувствительных регионах, могут теоретически изменить изменение смещения, но только если такие подходы по сохранению будут поддерживаться на протяжении десятилетий.

Полюс вращения обычно меняется на несколько метров в течение примерно года, поэтому изменения из-за перекачки подземных вод не создают риска сдвига сезонов. Но на геологической временной шкале полярное движение может повлиять на климат

— Сурендра Адхикари, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения.

Следующим шагом для этого исследования может быть изучение прошлого.

Наблюдение за изменениями полюса вращения Земли полезно для понимания континентальных изменений запасов воды. Данные о полярном движении доступны с конца 19-го века. Поэтому мы потенциально можем использовать их, чтобы оценить континентальные изменения запасов воды за последние 100 лет. Были ли какие-то гидрологические изменения режима, вызванные потеплением климата? Полярное движение может содержать ответ

— Ки-Вон Сео.

Работа ученых опубликована в журнале Geophysical Research Letters.