Города поднимаются, когда восполняются грунтовые воды: исследование на примере Осаки

Многие крупные города мира медленно опускаются в землю. Причина — чрезмерная откачка грунтовых вод из подземных водоносных слоёв (aquifers), которые буквально поддерживают города снизу. Для прибрежных городов это особенно опасно: когда земля проседает одновременно с повышением уровня морей, эффекты складываются, и климатические риски наступают раньше.

Однако новое исследование, опубликованное в Communications Earth & Environment, показывает: процесс обратим. Когда грунтовые воды восполняются, земля может подняться обратно.

Где и насколько быстро проседают города

Проблема масштабна. Части Джакарты, столицы Индонезии, проседают более чем на 10 сантиметров в год, что заставило правительство планировать переселение города. Прибрежный город Тяньцзинь в Китае с населением 15 миллионов человек также является «горячей точкой» проседания: если оно продолжится, к 2120 году 15% населения города окажется под водой. Аналогичные ситуации происходят в Сан-Диего, иранских городах и других местах, где грунтовые воды откачивают быстрее, чем они восполняются. В Новой Зеландии около 80% городского побережья проседает, и грунтовые воды могут быть причастны к этому в некоторых районах, включая Крайстчёрч и Веллингтон.

Как работает механизм проседания

Представьте гигантский водяной шар под городом. Этот шар — водоносный слой, наполненный водой. Когда грунтовые воды откачиваются, «шар» сдувается, и земля над ним проседает. Между 1920-ми и 1960-ми годами в Осаке интенсивная откачка снизила уровень воды под городом на 30 метров, а земля проседала более чем на 2 метра в некоторых местах.

Осака: лаборатория восстановления

Осака стала идеальным местом для изучения обратного процесса. В начале 1960-х годов японское правительство ввело строгие правила управления грунтовыми водами. С тех пор уровни грунтовых вод восстанавливались. Исследователи использовали данные с 44 скважин мониторинга (некоторые на глубине 500 метров) с 1985 года и технику интерферометрической синтезированной апертурной радиолокации (InSAR) для измерения изменений высоты земной поверхности с точностью до миллиметров.

Результаты: земля поднимается быстро

Результаты поразительны. Во всей большой Осаке, где проживает около 15 миллионов человек, земля поднимается. Скорость подъёма в среднем составляет около 4 миллиметров в год и достигает 12 миллиметров в год в некоторых местах. Уровни грунтовых вод также неуклонно поднимаются — до 1 метра в год. Где вода поднималась быстрее всего, там и земля поднималась быстрее.

Роль тектонических разломов

Исследование выявило неожиданное явление: скорость подъёма земли варьируется резко. Один квартал может подниматься быстро, а менее чем в 100 метрах дороги подъём намного медленнее. Эти абrupt изменения не случайны — они образуют узкие, но непрерывные коридоры, пересекающие город. Эти коридоры почти идеально совпадают с известными тектоническими разломами. Разломы действуют как подземные плотины: они блокируют боковой поток воды в водоносном слое, позволяя воде накапливаться в одних местах быстрее, чем в других.

Значение для прибрежных городов

Открытие показывает, что восстановление грунтовых вод — это не просто вопрос управления водными ресурсами, но и способ смягчить климатические риски для прибрежных городов. Улучшенное управление грунтовыми водами часто предлагается как ключевая стратегия замедления или остановки проседания земли.

Это данные исследования, а не медицинский совет.