Новые данные, полученные за более чем двадцать лет наблюдений со спутников, показывают тревожную картину: с 2002 года континенты Земли стремительно теряют запасы пресной воды. Виной всему — изменение климата, бездумное расходование подземных вод и участившиеся засухи. Исследование, проведенное учеными из Университета Аризоны и опубликованное в журнале Science Advances, говорит о появлении четырех гигантских зон «мега-усыхания» в Северном полушарии. Это грозит серьезными проблемами с водоснабжением, ударит по сельскому хозяйству, ускорит подъем уровня моря и подорвет стабильность во всем мире.

Ученые сообщают, что площадь засушливых территорий увеличивается каждый год на территорию, примерно равную двум Калифорниям. При этом сухие регионы становятся еще суше гораздо быстрее, чем влажные — влажнее. Это переворачивает привычные представления о круговороте воды в природе.

Последствия для запасов пресной воды просто ошеломляющие. 75% населения Земли живет в 101 стране, где запасы пресной воды сокращались последние 22 года. Ожидается, что население планеты будет расти еще как минимум 50-60 лет, в то время как доступность воды катастрофически падает.

Исследователи не только констатировали факт, но и выяснили, за счет каких ресурсов это происходит. Оказалось, что 68% потерь приходится на подземные воды — и их вклад в подъем уровня моря теперь больше, чем таяние ледников и ледяных шапок.

Эти выводы — пожалуй, самый тревожный сигнал о влиянии изменений климата на наши водные ресурсы, — говорит Джей Фамильетти, ведущий автор исследования. — Континенты сохнут, запасы пресной воды тают, а уровень моря поднимается все быстрее. Бездумное использование подземных вод может подорвать продовольственную и водную безопасность для миллиардов людей. Сейчас момент, когда нужны усилия всех без исключения — мы требуем немедленных действий по обеспечению глобальной водной безопасности.

Ученые проанализировали данные миссий GRACE и GRACE-FO — совместного проекта США и Германии по отслеживанию гравитационных полей Земли. Они изучали, как и почему с 2002 года менялись запасы воды на суше.

В это понятие входит все: вода на поверхности и в растениях, влага в почве, лед, снег и, что особенно важно, грунтовые воды.

Поражает масштаб, в котором мы теряем невозобновляемые водные ресурсы, — объясняет Хришикеш А. Чанданпуркар, главный автор работы. — Ледники и глубокие подземные воды — это как древний запас на черный день. Вместо того чтобы использовать их только в крайних случаях, например, во время затяжной засухи, мы тратим их, не задумываясь. И мы не пытаемся пополнить эти запасы в дождливые годы, так что мы на пороге полного водного банкротства.

Переломный момент и усугубление ситуации

Исследование выявило переломный момент примерно в 2014-2015 годах, в период так называемого «мега-Эль-Ниньо». Климатические аномалии начали нарастать, и в ответ люди стали активнее использовать подземные воды, а усыхание континентов стало опережать таяние ледников.

Кроме того, обнаружилось неожиданное колебание: после 2014 года зоны усыхания, которые в основном находились в Южном полушарии, «переместились» в Северное, а влажные регионы — наоборот.

Один из ключевых факторов — участившиеся засухи в средних широтах Северного полушария, например, в Европе. В Канаде и России ускорилось таяние снега, льда и вечной мерзлоты, а продолжающееся истощение грунтовых вод по всему миру усугубляет ситуацию.

Ранее ученые уже изучали данные за период с 2002 по 2016 год. Теперь, имея на руках более 20 лет информации, они обнаружили критически важное развитие событий. Отдельные региональные очаги усыхания и ранее выявленные «горячие точки» теперь слились воедино, образовав четыре континентальные зоны мега-усыхания.

Крупнейшие зоны мега-усыхания:

• Юго-Запад Северной Америки и Центральная Америка: важные сельскохозяйственные регионы США, пустынные города (Феникс, Тускон, Лас-Вегас) и мегаполисы (Лос-Анджелес, Мехико).
• Аляска и Северная Канада: таяние горных ледников на Аляске, снега и вечной мерзлоты на севере Канады, усыхание в сельскохозяйственных регионах (Британская Колумбия, Саскачеван).
• Север России: интенсивное таяние снега и вечной мерзлоты в высоких широтах.
• Ближний Восток, Северная Африка и Паневразия: пустынные города (Дубай, Касабланка, Каир, Багдад, Тегеран); житницы (Украина, северо-запад Индии, Северо-Китайская равнина); мегаполисы (Барселона, Париж, Берлин, Дакка, Пекин); усыхающие Каспийское и Аральское моря.

Исследование также показало, что с 2002 года стабильно влажнее в среднем становились только тропики — этот факт не предсказывали климатические модели МГЭИК. Непрерывные наблюдения критически важны для понимания долгосрочных изменений в водном цикле.

Наша работа наглядно демонстрирует, насколько важны непрерывные наблюдения за таким показателем, как запасы воды на суше, — подчеркивает Чанданпуркар. — Данные GRACE уже позволяют надежно отделять долгосрочные тренды от климатической изменчивости. Больше наземных наблюдений и открытого обмена данными помогли бы еще точнее это сделать и улучшить управление водными ресурсами.

Сигнал тревоги для всей планеты

Беспрецедентные масштабы усыхания континентов угрожают сельскому хозяйству и продовольственной безопасности, биоразнообразию, запасам пресной воды и глобальной стабильности. Это исследование подчеркивает необходимость масштабной работы, которая поможет политикам и обществу понять усугубляющиеся водные проблемы и найти пути их решения.

Эта работа крайне важна. Она ясно показывает, что нам срочно нужны новые глобальные политические решения и стратегии управления подземными водами, — заявляет Фамильетти. — Пока усилия по смягчению последствий изменения климата сталкиваются с трудностями, мы можем бороться с усыханием континентов, внедряя политику устойчивого использования грунтовых вод на региональном и международном уровнях. Это, в свою очередь, замедлит подъем уровня моря и поможет сохранить воду для будущих поколений.

Исследование призывает к немедленным действиям, чтобы замедлить и обратить вспять истощение подземных вод, защитить оставшиеся ресурсы и адаптироваться к растущим рискам нехватки воды и прибрежных наводнений. Ученые настаивают, что стратегическое управление водными ресурсами, международное сотрудничество и устойчивая политика необходимы для сохранения воды и предотвращения дальнейшего ущерба планетарным системам.

Эти выводы лягут в основу готовящегося масштабного отчета Всемирного банка, который глубже изучит последствия усыхания континентов, включая человеческие и экономические издержки, и предложит странам конкретные шаги для преодоления нарастающего кризиса.

Реальная польза этого исследования заключается в его беспрецедентной наглядности и способности служить инструментом для конкретных действий. Оно переводит абстрактное понятие «водный кризис» в измеримые, осязаемые категории.

• Во-первых, оно впервые так четко идентифицирует и локализует глобальные «болевые точки», показывая, что разрозненные проблемы (засуха в Калифорнии, падение уровня грунтовых вод в Индии, таяние вечной мерзлоты в Сибири) — это части одной большой континентальной системы усыхания. Это позволяет перейти от точечных решений к разработке комплексных, трансграничных стратегий.
• Во-вторых, акцент на грунтовых водах как главном виновнике — это мощный сигнал для правительств. Многие страны до сих пор не ведут адекватный учет своих подземных ресурсов. Теперь у них есть железный аргумент для создания систем мониторинга и регулирования, подобных тем, что существуют для нефти или газа.
• В-третьих, данные исследования — это мощный юридический и общественный инструмент. Местные сообщества и экологические организации могут использовать эти выводы для лоббирования в защиту водных ресурсов, требуя от властей отчетности и конкретных планов по их сохранению.

Основное критическое замечание, которое можно выдвинуть, касается установления прямой причинно-следственной связи. Исследование опирается на данные GRACE, которые блестяще показывают изменения в гравитационном поле, интерпретируемые как изменение массы воды. Однако, окончательный «распределительный» анализ — сколько именно потерь приходится на ледники, почвенную влагу и именно грунтовые воды — требует использования гидрологических моделей. Эти модели, в свою очередь, основаны на ряде допущений и параметров (например, о porosity почв, скорости инфильтрации), которые могут варьироваться в разных регионах и вносить определенную погрешность.

Хотя авторы, безусловно, использовали самые современные методики, некоторая неопределенность в точном процентном соотношении источников потерь (тот самый показатель в 68% для грунтовых вод) остается. Это не умаляет главного вывода о катастрофическом истощении ресурсов, но указывает на то, что для управления на локальном уровне потребуются более детальные наземные исследования для верификации и уточнения этих данных.

Ранее стало известно, что ИИ помогает производить чистую воду.