Согласно новому исследованию, проведенному на основе GPS, площадь земель, занятых Южной Африкой, неуклонно росла в период с 2012 по 2020 год, и основным фактором этого может быть засуха.
Согласно новому исследованию, засуха и потеря воды привели к тому, что уровень моря в Южной Африке поднялся в среднем на 6 миллиметров (0,2 дюйма) в период с 2012 по 2020 год. Ученые разработали новую модель для измерения этого подъема земли и связанной с ним потери воды с использованием данных глобальной системы позиционирования (GPS). В Южной Африке они обнаружили, что модели подъема коррелируют с засухами и сезонными сдвигами между сухими и влажными сезонами. Исследователи предполагают, что модель на основе GPS может помочь исследователям обнаружить признаки засухи в будущем.
Ученые знали более десяти лет, что Южная Африка поднимается. Первоначально некоторые подозревали, что подъем был вызван плюмом горячей породы в мантии, среднем слое Земли, который находится под страной. Мантийный плюм образуется, когда горячий материал из глубины мантии поднимается и толкает литосферу (кору и верхнюю мантию), поднимая землю над ней. Но Макан Карегар , геодезист из Боннского университета в Германии, заметил, что данные, показывающие подъем в Южной Африке, коррелируют с периодами засухи. В частности, Карегар и его коллеги заметили закономерность подъема, которая соответствовала интенсивной засухе «Дня ноль», с которой столкнулась Южная Африка в период с 2015 по 2018 год, когда город Кейптаун рисковал отключить муниципальное водоснабжение. «Мы начали думать, что должна быть связь между этой закономерностью и потерей воды», — сказал Карегар Live Science.
Для дальнейшего изучения этой связи команда собрала данные GPS с постоянных станций, разбросанных по всей Южной Африке. Эти станции могут точно измерять изменения высоты с течением времени, вплоть до долей миллиметра в год. В новом исследовании, опубликованном 9 апреля в Journal of Geophysical Research: Solid Earth , ученые разработали модель, связывающую этот подъем с изменениями в запасах воды в стране. По мере исчезновения воды из поверхностных водоемов, почвы и запасов грунтовых вод земля поднялась, как это происходит с пеной с эффектом памяти после снятия груза. Исследователи наблюдали некоторые региональные и сезонные колебания высоты, а также некоторую долгосрочную изменчивость. Но в целом, между 2012 и 2020 годами Южная Африка поднялась в среднем на 6 мм в ответ на потерю воды, обнаружила команда. Некоторые районы вблизи истощенных водохранилищ поднялись на 0,4 дюйма (10 мм) во время засухи.
«Самым большим сюрпризом для нас стало то, что мы увидели подъем над большей частью Южной Африки», — рассказал Live Science соавтор исследования Кристиан Мильке , геодезист из Боннского университета. «Мы ожидали, что это, вероятно, затронет только регионы, близкие к городам», вблизи мест концентрации водохранилищ. Затем группа проверила свою модель, сравнив изменения высот суши по всей Южной Африке с существующими моделями хранения и потери воды. Они обнаружили, что результаты, основанные на GPS, хорошо согласуются с прогнозами потери воды, основанными на спутниковых измерениях и климатических данных. Хотя новое исследование не исключает потенциального вклада мантийного плюма под Южной Африкой, сильные корреляции с существующими моделями хранения воды предполагают, что потеря воды является основной движущей силой подъема. Это говорит о том, что подъем может быть не постоянным. При достаточном количестве осадков и возвращении воды в водохранилища земля может снова начать опускаться, сказал Карегар. Но чтобы определить, сколько времени может потребоваться Южной Африке, чтобы подняться или снова опуститься, скорее всего, потребуются дополнительные данные, сказал Билл Хаммонд , геодезист из Университета Невады в Рино, который не принимал участия в исследовании. «Мы часто не знаем, как долго применимы наши текущие измерения», — сказал он Live Science. Имея всего 30 лет данных GPS, из которых можно вывести тенденции, многие из которых Южная Африка провела в условиях засухи, может быть сложно точно определить, какая часть подъема вызвана засухой, а какая — мантийным плюмом, или сколько времени может потребоваться, чтобы земля снова опустилась после окончания засухи, добавил он. В то же время использование измерений GPS в качестве инструмента для мониторинга условий засухи «является важным новым подходом», сказал Карегар. В то время как существующие станции GPS в Южной Африке довольно разбросаны, станции в других частях мира расположены гораздо ближе. Там, где эти сети созданы, они могут помочь в управлении водными ресурсами, сказал Карегар.
фото: Вид с воздуха на горы Константиаберг недалеко от Кейптауна в Южной Африке. Новое исследование предполагает, что страна неуклонно набирала высоту в период с 2012 по 2020 год из-за засухи. (Изображение предоставлено: Дэвид Сильверман через Getty Images)
автор: Скайлер Уэр — внештатный научный журналист, освещающий химию, биологию, палеонтологию и науки о Земле. Она была стипендиатом AAAS Mass Media Science and Engineering Fellow 2023 года в Science News. Ее работы также публиковались в Science News Explores, ZME Science и Chembites и других. Скайлер имеет докторскую степень по химии от Caltech.