ارتباط استخراج آب‌های زیرزمینی با جابجایی قطب‌های زمین

به گزارش گروه دانش و فناوری،  انسان حجم عظیمی از آب‌های زیرزمینی را استخراج کرده است که اندکی قطب دوّار زمین را که سیاره به دور آن می‌چرخد، تغییر داده است.

طبق یک مطالعه جدید، استخراج آب از زمین باعث تغییر در توزیع انبوه آب شده است. در نتیجه، شیب زمین بین سال‌های ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۰ حدود ۸۰ سانتی‌متر به سمت شرق منحرف شده است.

آب‌های زیرزمینی به آب‌هایی گفته می‌شود که در لایه‌های آب‌دار و اشباع زیر زمین تجمع پیدا کرده‌ است. این آب‌ها فقط حدود چهار درصد از مجموعه آب‌هایی را که فعالانه در چرخه آب‌شناختی دخالت دارند، تشکیل می‌دهند. با این وجود حدود ۵۰ درصد جمعیت دنیا از نظر آب شرب متکی به همین آب‌های زیرزمینی هستند.

آب زیرزمینی، آب موجود در زیر سطح زمین، منافذ خاک و شکستگی‌های سازه سنگی است. هنگامی که یک واحد سنگی یا یک رسوب غیر محکم(کانسار) آورد قابل توجهی از آب ایجاد کند، آبخوان نامیده می‌شود. عمقی که در آن، منافذ خاک یا شکستگی‌ها و حفره‌های موجود در سنگ‌ها کاملاً از آب اشباع‌شده باشند، سطح ایستابی خوانده می‌شود. آب زیرزمینی از سطح تغذیه می‌شود و ممکن است در سطح زمین نیز به صورت طبیعی در قالب چشمه‌ها و تراوشات طبیعی تخلیه شده و واحه‌ها یا تالاب‌هایی را به وجود آورد. آب‌های زیرزمینی، اغلب برای مصارف کشاورزی، شهری و صنعتی از طریق چاه برداشت می‌شوند.

مطالعه توزیع و حرکت آب‌های زیرزمینی، آب‌زمین‌شناسی یا هیدرولوژی آب زیرزمینی نامیده می‌شود.

معمولاً تصور بر این است که آب زیرزمینی، آب جاری موجود در آبخوان‌های کم‌عمق است، اما از نظر فنی، رطوبت خاک، لایه‌های منجمد آب در خاک، آب راکد در سنگ بستر با نفوذپذیری خیلی اندک و آب عمیق زمین‌گرمایی(ژئوترمال) یا سازندهای نفتی را نیز شامل می‌شود. احتمالاً قسمت اعظم زیرزمین حاوی مقداری آب است که در بعضی موارد ممکن است با مایعات دیگر مخلوط شده باشد. آب زیرزمینی فقط محدود و منحصر به زمین نیست. احتمالاً ایجاد بعضی از اشکال زمینی در مریخ متأثر از آب زیرزمینی است. شواهدی متقن مبنی بر وجود آب مایع در سطح زیرین قمر سیاره مشتری موسوم به «اروپا» نیز وجود دارد.

اغلب، دسترسی به آب زیرزمینی نسبت به آب سطحی ارزان‌تر، راحت‌تر و مناسب‌تر و مستعد آلودگی کمتری است. از این رو، معمولاً برای تأمین آب از آن استفاده می‌شود. مثلاً در ایالات متحده، آب زیرزمینی بزرگ‌ترین منبع آب مصرفی را تأمین می‌کند و کالیفرنیا سالانه بیشترین میزان آب زیرزمینی نسبت به همه ایالت‌های آمریکا را برداشت می‌کند. مخازن آب زیرزمینی حاوی مقدار آب بسیار بیشتری نسبت به ظرفیت همه مخازن سطحی و دریاچه‌های ایالات متحده از جمله دریاچه‌های بزرگ است. مقدار زیادی از آب شهری صرفاً از آب زیرزمینی تأمین می‌شود.

کی-وئون سئو، ژئوفیزیکدان دانشگاه ملی سئول که این مطالعه را رهبری کرده است، در یک بیانیه رسمی گفت: مطالعه ما نشان می‌دهد که در میان علل مرتبط با آب و هوا، توزیع مجدد آب‌های زیرزمینی در واقع بیشترین تأثیر را بر رانش قطب دارد.

قطب جغرافیایی یکی از دو نقطه انتهایی بر روی یک سیاره، قمر یا محل تلاقی سطح و محور چرخش هر جرم نسبتاً بزرگ در حال چرخش است. در زمین، قطب شمال و قطب جنوب قطب‌های جغرافیایی هستند که هر کدام فاصله ۹۰ درجه‌ای با استوا دارند. هر سیاره دارای قطب‌های جغرافیایی است.

نقش استخراج آب زیرزمینی در حرکت قطبی

به طور کلی، تغییرات در توزیع جرم روی زمین و درون زمین - تغییرات در خشکی، صفحات یخی، دریاها و حرکت گوشته - عمدتاً چرخش سیاره را به دور محور خود تغییر می‌دهد.

این در حالی است که ظرفیت جرم آب برای تأثیرگذاری بر چرخش زمین به تازگی در سال ۲۰۱۶ کشف شده است.

دانشمندان قبلاً محاسبه کرده بودند که انسان از سال ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۰ تقریباً ۲۱۵۰ گیگا تن آب زیرزمینی را در سطح جهان استخراج کرده است.

با این حال، تا قبل از این مطالعه جدید، مشخص نبود که آب‌های زیرزمینی چگونه در حرکت قطب‌های زمین نقش دارند.

نویسندگان این مطالعه یک مدل محاسباتی برای ارزیابی تغییرات در رانش قطب زمین ایجاد کردند. پژوهشگران در ابتدا سناریوهایی از صفحات یخی و یخچال‌های طبیعی و سپس سناریوهایی از توزیع مجدد آب‌های زیرزمینی را در نظر گرفتند.

به نظر می‌رسد که این مدل تنها زمانی با رانش قطبی گزارش شده قبلی مطابقت داشت که ۲۱۵۰ گیگا تن توزیع مجدد آب زیرزمینی به آن اضافه شد.

سئو می‌گوید: خیلی خوشحالم که علت غیرقابل توضیح جابجایی قطب‌ها را پیدا کردم. از سوی دیگر، من به عنوان یک ساکن زمین و یک پدر، نگران و متعجبم که می‌بینم استخراج آب زیرزمینی منبع دیگری برای افزایش سطح دریا است.

۲۱۵۰ گیگا تن برداشت آب زیرزمینی معادل افزایش سطح دریا به میزان بیش از شش میلی‌متر در این بازه زمانی ذکر شده است. اما چگونه استخراج آب‌های زیرزمینی به افزایش سطح دریا کمک می‌کند؟ این به این دلیل است که اکثر آب‌های زیرزمینی استخراج شده در نهایت به دریا راه می‌یابند.

مناطق با توزیع مجدد بالای آب

این مطالعه نشان داد که مقدار زیادی از توزیع مجدد آب‌های زیرزمینی در غرب آمریکای شمالی و شمال هند بین سال‌های ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۰ رخ داده است.

نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که تلاش‌ کشورها برای کاهش برداشت آب‌های زیرزمینی، به ‌ویژه در مناطق پر استفاده می‌تواند از نظر تئوری این تغییر جهت را تغییر دهد. با این حال، این تنها در صورتی امکان‌پذیر است که چنین تلاش‌های حفاظتی به درستی طی دهه‌ها رعایت شود.

اما آیا این جابجایی در قطب‌ها، فصول روی زمین را تحت تأثیر قرار می‌دهد؟ پاسخ منفی است. قطب دوار معمولاً در عرض یک سال چندین متر تغییر می‌کند، بنابراین تغییرات ناشی از استخراج آب زیرزمینی خطر تغییر فصل را به دنبال ندارد. اما در مقیاس‌های زمانی زمین شناسی، رانش قطبی می‌تواند بر آب و هوا تأثیر بگذارد.

این مطالعه در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده است.

انتهای پیام