Виснаження підземних водоносних горизонтів в Ірані призводить до стрімкого просідання ґрунту по всій країні, свідчать нові дослідження. Це явище, відоме як субсиденція, є грізним викликом для екології та безпеки мільйонів людей, загрожуючи водній безпеці та продовольчій стабільності.
Понад 31 400 квадратних кілометрів території країни — площа, що приблизно дорівнює розміру американського штату Меріленд, відомого своїми багатоликими ландшафтами від гірських хребтів до узбережжя, – нині опускається зі швидкістю понад 10 міліметрів на рік. У центральному Ірані, поблизу міста Рафсанджан, ситуація ще драматичніша: рівень ґрунту опускається більш ніж на 34 сантиметри за рік. Рафсанджан є визначним центром вирощування фісташок, що потребує значних водних ресурсів, і це лише посилює проблему інтенсивного використання підземних вод.
Експерти зазначають, що таке просідання наражає близько 650 000 людей на підвищений ризик інших загроз, спричинених зміною рівня ґрунту, зокрема дефіцит води та продовольчу небезпеку. Однією з першопричин цієї катастрофи є тривала посуха, яка охопила країну.
Вимірювання субсиденції: загроза під ногами
В Ірані приблизно 60% водопостачання надходить із підземних водоносних горизонтів. Щоб вивчити наслідки цього для поверхні землі, Джессіка Пейн, докторантка Школи Землі та Довкілля при Університеті Лідса (Велика Британія), та її колеги скористалися радарними даними від супутникового угруповання Sentinel-1 Європейського космічного агентства. Sentinel-1 – це пара європейських супутників, які здійснюють радіолокаційне спостереження Землі, надаючи цінні дані для моніторингу навколишнього середовища, картографування земель та реагування на надзвичайні ситуації. Дослідження охопило період з 2014 по 2022 рік і дозволило нанести на карту зміни рівня ґрунту в Ірані.
Науковці виявили 106 регіонів субсиденції, що охоплюють загалом 31 400 квадратних кілометрів, або близько 2% території країни. “Темпи просідання ґрунту в Ірані є одними з найшвидших у світі”, – повідомила Пейн. “Ми виявили близько 100 ділянок по всьому Ірану, де просідання перевищує 10 міліметрів на рік. У Європі випадки вважаються екстремальними, якщо вони перевищують 5-8 міліметрів на рік”.
Просідання ґрунту відбувається через видобуток підземних вод, при цьому 77% випадків субсиденції зі швидкістю понад 10 мм на рік корелюють з наявністю сільського господарства. Наприклад, поблизу міста Рафсанджан, де клімат дуже сухий, розташовані фісташкові плантації та інтенсивно використовується підземне водопостачання, просідання становить 34 сантиметри на рік. Пейн пояснює: “Це може здатися невеликим падінням, але за 10 років ґрунт опуститься приблизно на 3-4 метри; це дійсно суттєво”.
У Бардаскані, що на півночі Ірану, площа, постраждала від субсиденції, склала 1110 квадратних кілометрів — на 40% більше, ніж було зафіксовано в дослідженні 2008 року. Робота Пейн та її колег була опублікована 27 серпня в журналі “Journal of Geophysical Research: Solid Earth” – одному з найавторитетніших наукових видань у галузі геофізики.
“Незворотне” просідання та його наслідки
Значна частина субсиденції у всіх 106 локаціях виявилася незворотною, підкреслює Пейн. Алі Ширзаеї, професор аерокосмічної інженерії в Університеті Арізони, який був співавтором статті, зауважив, що “найвражаючіший висновок дослідження полягає в тому, що більшість просідання ґрунту в Ірані, пов’язаного з підземними водами, є незворотним, що підкреслює серйозність виснаження водоносних горизонтів”.
Водоносні горизонти функціонують не так, як водосховища. Якщо з водосховища викачується більше води, ніж надходить, рівень падає, але після дощів воно може знову наповнитися. У водоносних горизонтах, де щороку викачується та замінюється приблизно однакова кількість води опадами, спостерігається сезонна тенденція падіння та зростання, яка називається пружним відновленням. Однак, коли води викачується значно більше, ситуація змінюється.
Пейн пояснює: “У водоносних горизонтах це схоже на відро піску. Є шари мулу та шари піску, і крупинки мулу та піску утримуються разом водою. Але якщо цю воду видалити, і це не було зроблено раніше, пісок і мул самі по собі не мають достатньої міцності, щоб утримувати весь цей осад зверху, а також будівлі”. У результаті частинки ущільнюються, і рівень ґрунту незворотно знижується. Навіть якщо вода повернеться в систему та проникне до ущільнених частин, це не підніме рівень ґрунту до попереднього стану.
Наслідки цього є надзвичайно серйозними. “Стрімкі ухили створюють тріщини та структурну нестабільність, пошкоджуючи будівлі, дороги та залізничні колії”, – застерігає Ширзаеї. “Такі міста, як Тегеран (столиця Ірану, один з найбільших мегаполісів Близького Сходу), Карадж, Мешхед (друге за величиною місто, важливий релігійний центр), Ісфахан (історичний культурний центр, відомий своєю архітектурою) та Шираз (місто поетів і троянд, важливий історичний осередок), безпосередньо постраждали”. Лише в Караджі понад 23 000 людей проживають у зонах підвищеного ризику.
“Важко чути про наслідки, перебуваючи за межами Ірану, але, за чутками, від іранських колег я чула, що будівлі довелося покинути”, – додала Пейн.
Субсиденція не є унікальним явищем для Ірану. “Сценарій, наданий для Ірану, на жаль, перегукується з тим, що характерно для багатьох інших країн та їхніх метрополій”, – зазначила Франческа Чінья, дослідниця Інституту атмосферних наук та клімату в Римі, Італія, яка не брала участі в дослідженні. Інші місця, де спостерігається значне просідання ґрунту, – це великі міста центральної Мексики (зокрема, Мехіко, відоме своїми величезними масштабами просідання), США (особливо Центральна долина в Каліфорнії, де інтенсивно розвинене сільське господарство), Китай та Італія.
“Максимальні показники Ірану конкурують з Мехіко та Центральною долиною Каліфорнії, що робить його одним із найбільш екстремальних осередків субсиденції у світі”, – підсумував Ширзаеї. Катастрофи, пов’язані з просіданням, вже траплялися. Наприклад, у Мексиці просідання ґрунту, як вважається, сприяло обваленню лінії метро у 2021 році, що призвело до 26 загиблих і десятків поранених.
Інший серйозний ризик – втрата запасів прісної води. “Постійне ущільнення водоносних горизонтів означає, що значна частина їхньої ємності для зберігання води безповоротно втрачається”, – сказав Ширзаеї. “Це погіршує дефіцит води під час посух, знижує стійкість до мінливості клімату та робить відновлення дедалі неможливішим”.
