Pietų Afrikos žemė lėtai kyla į viršų, maždaug iki dviejų milimetrų per metus. Anksčiau manyta, kad tai lemia gili požeminė mantijos veikla, tačiau naujas tyrimas rodo visai kitą priežastį.
Bonos universiteto mokslininkai nustatė, jog žemės pakilimą sukelia vandens praradimas, kurį lemia vis dažnėjančios ir stiprėjančios sausros. Tyrimo rezultatai publikuoti žurnale „Journal of Geophysical Research: Solid Earth“ ir keičia ankstesnį požiūrį į Pietų Afrikos geodinamiką.
Iki šiol buvo manoma, kad žemės paviršiaus kilimas Pietų Afrikoje susijęs su vadinamąja dinamine topografija – tai reiškinys, kai karštos mantijos srovės, kilusios iš Žemės gelmių, tarsi stumia paviršių aukštyn. Šiai teorijai palaikyti buvo pasitelkiami Globalinės navigacijos palydovinės sistemos duomenys.
Tarp 2012 ir 2020 metų GNSS bazinės stotys fiksavo iki šešių milimetrų pakilimą kai kuriose šalies vietose. Mokslininkų grupė, vadovaujama dr. Makano Karegaro, ėmėsi tirti kitą galimą priežastį – ar negali žemė kilti tiesiog todėl, kad praranda didžiulius kiekius požeminio vandens?
Norėdami tai išsiaiškinti, tyrėjai analizavo GPS duomenis nuo 2000 iki 2021 metų. Buvo taikomas vieno spektro analizės metodas (SSA), kuris leidžia atskirti trumpalaikį triukšmą nuo ilgalaikių tendencijų.
Komanda vertino ir vadinamąjį vandens masės poveikį, o tai yra reiškinys, kai vandens svoris lemia Žemės plutos deformacijas. Buvo naudojamas PREM modelis (angl. Preliminary Reference Earth Model), kuris padeda prognozuoti, kaip Žemė reaguoja į masės pokyčius.
Palydovai ir modeliai patvirtina ryšį
Šio tyrimo rezultatai aiškūs: kuo daugiau vandens prarandama tam tikroje vietovėje, tuo greičiau ji kyla. Tai patvirtino ir NASA GRACE misijos duomenys, fiksuojantys Žemės gravitacijos pokyčius, susijusius su vandens kiekio pokyčiais.
Nors GRACE palydovų matavimų raiška ribota, jie aiškiai parodė, kad vandens netektys sutampa su vietovėse fiksuotu žemės pakilimu. Lyginant GPS pagrindu atliktus skaičiavimus su GRACE duomenimis ir hidrologiniais modeliais, gauti labai stiprūs koreliacijos rodikliai, net iki 90–94 proc. atskiruose regionuose.
Ilgalaikės tendencijos taip pat rodė stiprų atitikimą, apie 46–53 proc. Tai dar kartą įrodo, kad sausros ir su tuo susijęs vandens praradimas yra pagrindinis veiksnys, keliantis Pietų Afrikos žemę.
Kas vyksta su žeme, kai vanduo dingsta?
Mokslininkai tai palygino su putplasčio kamuoliuku, kai jį suspaudi – jis susitraukia, bet atleidus – vėl grįžta į pradinę formą. Panašiai ir žemės pluta, kol požeminiai vandens sluoksniai yra pilni, jie daro spaudimą ir laiko žemę suspaustą. Kai šie sluoksniai išdžiūsta, žemės paviršius atsipalaiduoja ir ima kilti.
Tai reiškinys, kuris nėra tik akademinis atradimas. Jis turi praktinę reikšmę, naudojant GPS stotis galima stebėti sausros intensyvumą, vertinti, kaip sparčiai nyksta požeminio vandens atsargos. Tokie duomenys tampa neįkainojami siekiant anksti perspėti apie vandens stygių, ypač regionuose, kur vanduo kaupiamas daugiausia požeminiuose šaltiniuose.
Klimato krizės kontekstas – dar didesnė rizika
Pietų Afrika per pastaruosius dešimtmečius susidūrė su rimtais vandens iššūkiais. Vien 2015–2019 metų laikotarpiu šalyje siautė smarki sausra, o Keiptaunas buvo atsidūręs prie vadinamojo nulinės dienos slenksčio, kai miestui grėsė visiškas vandens tiekimo sustojimas.
Mokslininkai perspėja: klimato kaita keičia kritulių pasiskirstymą, o tai reiškia, kad ateityje sausros taps vis dažnesnės ir intensyvesnės. Tai reiškia ne tik vandens trūkumą, bet ir didesnius žemės kilimo mastus. Tokie pokyčiai turi poveikį infrastruktūrai, pastatų stabilumui, žemdirbystei bei bendrai gyvenimo kokybei.
Dr. Karegaras pabrėžia, kad šis tyrimas suteikia naują būdą stebėti sausras ir priimti geresnius sprendimus apie vandens vartojimą. Jo komanda viliasi, kad šis metodas padės valdžios institucijoms reaguoti greičiau ir tiksliau, ypač tose vietovėse, kuriose požeminio vandens atsargos yra itin ribotos.
Pasaulyje, kuriame klimato kaita vis labiau veikia gamtos ir žmogaus sistemų pusiausvyrą, tokie tyrimai tampa ne tik mokslinio smalsumo dalimi, bet ir praktiniu įrankiu sprendžiant gyvybiškai svarbius klausimus.
Jei sausros nesiliaus, Pietų Afrikos žemės kilimas gali tapti ne tik geofiziniu reiškiniu, bet ir signaliniu žemėlapiu, perspėjančiu apie artėjančią vandens krizę.
