Тонущие города можно поднять: ученые изучили опыт Осаки

Многие крупные города на планете проседают из-за чрезмерной откачки подземных вод. Новое исследование показало, что процесс можно повернуть вспять, передает BAQ.KZ со ссылкой на TC.

Об этом пишет Джесси Кирс, научный сотрудник в области наук о Земле Университета Виктории в Веллингтоне (Новая Зеландия).

Какие города под воду уйдут

Оседание грунта угрожает прежде всего прибрежным городам. Когда земля опускается, а уровень моря растет из-за потепления климата, оба эффекта складываются. Море для таких городов поднимается относительно быстрее, и последствия изменения климата наступают раньше.

Некоторые районы столицы Индонезии Джакарты проседают больше чем на 10 см в год. Из-за этого правительство страны планирует перенос города.

В китайском Тяньцзине живут 15 млн человек, и он тоже входит в число горячих точек. Если оседание продолжится теми же темпами, к 2120 году под водой окажутся 15% его жителей.

Похожая картина наблюдается от американского Сан-Диего до крупных городов Ирана, везде, где воду из-под земли выкачивают быстрее, чем она успевает восполниться.

В Новой Зеландии проседает около 80% городского побережья. По данным недавних исследований, откачка подземных вод может влиять на этот процесс в Крайстчерче и Веллингтоне.

Почему земля под городом просядет

Многие города стоят над природными подземными резервуарами, водоносными горизонтами, и частично держатся на воде под ними.

Кирс сравнивает такой резервуар с гигантским водяным шаром. Когда воду откачивают, шар сдувается, и земля над ним опускается.

Эта связь давно известна, и для борьбы с оседанием обычно предлагают лучше управлять подземными водами. Неясным оставалось другое. Что происходит с землей, когда запасы воды под городом годами восстанавливаются? Поднимается ли она равномерно, как вновь надутый шар, или все сложнее?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужны многолетние данные о том, где накапливается вода, и точные, до миллиметра, замеры высоты поверхности над ней.

Что покажет пример Осаки 

Идеальной площадкой для такого исследования стала японская Осака. С 1920-х по 1960-е годы город активно откачивал подземные воды. Их уровень опустился до 30 метров, а земля местами просела больше чем на два метра.

В начале 1960-х годов правительство Японии ввело жесткие ограничения на добычу подземных вод. С тех пор их уровень стабильно восстанавливается.

Ученые изучили данные 44 наблюдательных скважин, накопленные с 1985 года. Глубина некоторых из них достигает 500 метров.

Изменения высоты земли отслеживали методом спутниковой радарной интерферометрии InSAR. Он основан на повторной радарной съемке поверхности со спутников, привязанной к точным измерениям наземных станций глобальной навигационной спутниковой системы.

Результаты оказались впечатляющими. Территория большой Осаки, где живут около 15 млн человек, поднимается, и довольно быстро.

В среднем земля растет примерно на 4 мм в год, а в отдельных местах до 12 мм. Уровень подземных вод поднимается со скоростью до метра в год. Там, где вода прибывала быстрее, быстрее поднималась и земля.

Как разломы воду задержат

Карта подъема при этом оказалась очень неоднородной. Один квартал может подниматься быстро, а меньше чем в 100 метрах от него процесс идет заметно медленнее.

Такие резкие перепады не случайны. Они складываются в узкие непрерывные коридоры, которые пересекают город. Как выяснили исследователи, эти коридоры почти полностью совпадают с известными тектоническими разломами.

Разломы, трещины в земной коре, обычно связывают с землетрясениями. В Осаке они сыграли другую роль.

Кирс предлагает представить разлом как вертикальный занавес под землей, который рассекает водоносный горизонт. Только задерживает он не свет, а воду, мешая ей растекаться в стороны, и работает как подземная плотина.

По одну сторону разлома Уэмати подземные воды поднимаются втрое быстрее, чем по другую. Такая же картина повторяется у других разломов в городе.

Вода скапливается на «верхней» стороне разлома, где ей трудно пройти дальше. Там быстрее восстанавливается ее уровень и быстрее поднимается земля, а «нижняя» сторона отстает.

Что поможет прибрежным городам 

По мнению автора, это открывает для прибрежных городов новые возможности адаптации к росту уровня моря.

Там, где оседание связано с истощением подземных вод, сокращение откачки и восстановление водоносных горизонтов способно замедлить погружение земли, а местами даже обратить его вспять.

Моря продолжают подниматься, и удерживать землю под прибрежными городами от погружения будет все более значимой частью адаптации к потеплению климата.