Влияние человека на водные ресурсы: новые данные NASA

С каждым годом человеческая деятельность все больше влияет на движение воды в озерах, реках, почве и подземных водах. Новое исследование NASA показывает, в каких регионах эти изменения наиболее заметны. Используя более двух десятилетий спутниковых измерений незначительных изменений гравитации Земли, ученые смогли более точно определить, как и почему изменяется наземное водохранилище. На основе этих данных была составлена карта, отображающая изменения в наземном водохранилище с апреля 2002 года по ноябрь 2025 года. Исследование выявило 40 регионов, где изменения в наземном водохранилище совпадают с человеческой деятельностью, такой как орошение, создание водохранилищ и изменение землепользования. Эти факторы оказали значительное влияние на тенденции наземного водохранилища на всех континентах, кроме Австралии. В некоторых регионах влияние человеческой деятельности было особенно сильным. "В четырех континентальных регионах антропогенные факторы показали более сильную связь с тенденциями хранения воды, чем любые климатические факторы", — отметила Мэри Майкл О'Нил, гидролог из Центра космических полетов имени Годдарда NASA и ведущий автор исследования. К таким регионам относятся известные места, такие как Центральная долина Калифорнии и северная Индия, где фермеры сильно зависят от подземных вод, что приводит к снижению запасов воды — в случае Индии это происходит быстрее, чем предполагалось ранее. В других местах некоторые виды сельского хозяйства и управления водными ресурсами, наоборот, способствовали увеличению запасов воды. Данные для карты были получены с помощью миссий GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) и GRACE-FO (GRACE Follow-On), каждая из которых состоит из двух спутников, которые летают в тандеме. Когда ведущий спутник проходит над областью с большим количеством массы, небольшое изменение гравитации тянет его, и инструменты на борту спутников измеряют изменение расстояния между ними. Поскольку вода и лед тяжелые и регулярно перемещаются, ученые могут использовать данные GRACE для определения приростов и потерь воды. Спутниковые данные обычно обрабатываются в ежемесячные карты, показывающие широкие паттерны хранения воды. Однако за более чем 20 лет спутники облетели большую часть планеты множество раз. Объединив все эти проходы, исследователи смогли создать карты долгосрочных тенденций хранения воды с пространственным разрешением в 5-10 раз более высоким, чем в предыдущих анализах. Однако это привело к потере временной детализации. Затем они применили статистические методы для оценки важности различных антропогенных и климатических факторов в тенденциях хранения и для определения, где человеческая деятельность могла способствовать изменениям. Улучшенное пространственное разрешение позволило выявить некоторые человеческие воздействия, которые ранее не были обнаружены. Анализ также показал, что некоторые известные тенденции оказались сильнее, чем считалось ранее. На нескольких континентах сельское хозяйство, использующее подземные воды для орошения, было сильно связано с сокращением наземного водохранилища. В Северной Америке такие сокращения наблюдались в Центральной долине Калифорнии, южных равнинах США и в Чиуауа, Мексика, где длительные засухи увеличили зависимость фермеров от подземных вод. В северной Индии также наблюдалось снижение запасов воды, при этом уточненный анализ показал более резкое снижение, чем предполагалось ранее. Соответственно предыдущим данным, отступающие гималайские ледники составляют лишь 15 процентов снижения запасов в этом регионе. Некоторые виды сельского хозяйства показывали другую связь с тенденциями хранения воды. В некоторых частях субсахарской Африки, например, наблюдались увеличения запасов воды, где расширялись площади, орошаемые дождевой водой. Здесь участки родной саванны были заменены на посевы проса в течение всего исследуемого периода, и уровни грунтовых вод повысились, несмотря на ниже среднего количество осадков. Похожая картина наблюдалась в штате Мараньян в северной Бразилии, где поля сои заменили леса и кустарники. Полученная тенденция хранения воды может быть частично объяснена эффективным использованием воды злаков и бобовых, а также местными практиками, которые помогают направлять воду в мелкие водоносные горизонты. На новой карте также акцентировано внимание на проектах по хранению и отведению воды. За время исследования было заполнено сотни крупных водохранилищ, однако ранее грубое пространственное разрешение измерений гравитации затрудняло их отслеживание. В новом анализе водохранилище Богучанское на Ангаре, втором по величине водохранилище, заполненном в XXI веке, показало самую сильную тенденцию хранения воды в неполярной северной Азии. Карта также позволяет отслеживать меньшие водохранилища и другие гидрологические инженерные проекты. В Каракумской пустыне в Туркменистане зарегистрированы приросты запасов воды, возникающие в результате работы длинного, в основном неутепленного Каракумского канала, который отвлекает речную воду для поддержки сельского хозяйства в пустыне, но достаточно воды просачивается в землю во время своего пути, чтобы изменить картину водоснабжения в пустыне. Более высокое разрешение карты позволяет лучше отслеживать такие гидрологические изменения в удаленных районах, где другие методы измерения могут быть ограничены. В будущем О'Нил планирует изучить, как плотины, отводы, орошение и другие факторы управления водными ресурсами влияют на запасы воды ниже по течению, а также разделить влияние местной и неместной деятельности. "Я также хотела бы восстановить более полную временную картину", — сказала она. Один из способов сделать это — объединить данные с высоким разрешением с обычными ежемесячными продуктами или применить недавнюю методику на более коротких временных интервалах. "Это может помочь отслеживать, как локализованные тенденции развиваются в ответ на конкретные события, такие как засухи или изменения в политике."