Обработав данные из 40 стран, ученые пришли к выводу: водоносные горизонты не успевают пополняться. Если тренд сохранится до конца века, возникнет дефицит пресной воды, особенно в густонаселенных регионах планеты.

Заглянули в скважины

Подземные грунтовые воды критически важны для людей и экономики. Для многих регионов это основной источник пресной воды. Большую часть, 70 процентов, используют для ирригации, причем объемы в последние 40 лет постоянно увеличиваются. Этому способствуют изменения климата и рост численности населения.

Грунтовые воды скапливаются в подземных горизонтах, сложенных проницаемыми горными породами, такими как песчаники, известняки. Они пополняются во время дождей, таяния снега и ледников. Их рассматривают как ископаемые запасы и добывают с помощью скважин.

Треть пресных ресурсов на планете — грунтовые воды. Строго говоря, это возобновляемый ресурс — особенно те, что залегают близко к поверхности. Однако если скорость исчерпания выше, чем скорость восполнения, водному горизонту грозит истощение.


Изменение глобальных запасов грунтовых вод отслеживают со спутников GRACE с помощью гравиметрии. Однако разрешение слишком мало, чтобы оценить ситуацию на местах. Для этого больше подходят мониторинговые скважины, сетью которых покрыты почти все страны.

Ученые из США, Саудовской Аравии, Великобритании и Швейцарии впервые собрали данные локальных сетей мониторинговых скважин и построили глобальную картину, сообщает Nature. Это позволило сравнить результаты разных периодов и сделать прогноз на будущее.

Для анализа применили оценочную функцию Тейла — Сена, результат которой представлен в виде прямой на графике. Если она идет вверх, то уровень грунтовых вод в скважине растет. Если вниз — запас воды в горизонте исчерпывается.

Чтобы показать многолетние тренды, ученые вручную выбрали 1693 подземные системы и вычислили для них медианные значения уровней грунтовых вод во всех местных мониторинговых скважинах с 2000-го по 2022-й. В 36 процентах случаев уровень падает со скоростью 0,1 метра, в 12 — по 0,5 метра в год. В шести процентах ситуация обратная: горизонты углубляются на 0,1 метра в год, а в одном проценте (13 мест) — на 0,5 метра. Хуже всего ситуация в некоторых районах Испании, Ирана, Китая и США, где горизонты теряли воду со скоростью два метра в год. Часть этих систем неразличима для спутниковой гравиразведки, что показывает важность развития скважинных сетей, отмечают авторы.

Ученые сравнили эти результаты с данными за 1980-2000 годы, отобрав только 542 водных горизонта. В трети из них обмеление ускорилось — то есть скорость падения уровня грунтовых вод в начале XXI века выше, чем в конце XX. Ошибку или случайность авторы работы исключают.

"Ожидаемо, что подземные горизонты резко мелеют во всем мире. Но то, с какой скоростью это происходит, шокирует", — цитирует пресс-служба Высшей технической школы Цюриха одного из авторов, Хансйорга Сиболда.


Тренд на обмеление

На Земле не так много пресной воды — это всегда дефицитный ресурс. Треть запасов приходится на грунтовые воды. Об их исчерпаемости ученые предупреждают давно. Так, в статье 2005 года американский геофизик Леонард Коникоф пишет, что за последние полвека произошел взрывной рост числа скважин, что дало огромный экономический эффект. Вместе с тем во многих местах это привело к истощению водоносных горизонтов. И, как следствие, — к росту цен на воду, ухудшению ее качества, экологическим проблемам, в том числе необратимому повреждению грунта. Самые проблемные регионы — Северная Африка, Средний Восток, Южная и Центральная Азия, Северный Китай, Северная Америка и Австралия.

В будущем истощение запасов грунтовых вод продолжится, отмечал исследователь, хотя с меньшей интенсивностью. Были положительные примеры, когда исчерпание удалось остановить с помощью более умелого управления ресурсами и экономическими мерами.

Сейчас таких примеров еще больше. В почти половине из 542 проанализированных систем исчерпание грунтовых вод замедлилось, остановилось, а в некоторых случаях горизонты начали наполняться. Например, в Саудовской Аравии, бассейне Бангкока, в Иране. Пока это единичные случаи. Глобально же в этом веке — тренд на исчерпание грунтовых вод, обращают внимание ученые. Это ставит под угрозу экосистемы и экономики, особенно в засушливых густонаселенных регионах.

Подсчитано, что к середине XXI века в мире останется буквально три-четыре страны, в которых не будет недостатка пресной воды. Россия среди них.