Przybrzeżne warstwy wodonośne na całym świecie stoją w obliczu rosnącego zagrożenia przedostaniem się słonej wody do 2100 r., spowodowanego podnoszącym się poziomem mórz i zmniejszonym uzupełnianiem wód gruntowych w wyniku zmiany klimatu.
Ta pełzająca słona woda sprawi, że wiele źródeł słodkiej wody będzie niezdatnych do picia, zaszkodzi ekosystemom i zagrozi infrastrukturze, szczególnie na nisko położonych obszarach, takich jak Azja Południowo-Wschodnia, Zatoka Meksykańska i wschodnie Stany Zjednoczone
Wtargnięcie słonej wody: rosnące zagrożenie dla przybrzeżnych warstw wodonośnych
Z badania przeprowadzonego przez naukowców z Instytutu szacuje się, że do roku 2100 woda morska przedostanie się do podziemnych zasobów słodkiej wody w około 75% obszarów przybrzeżnych na całym świecie. NASALaboratorium Napędów Odrzutowych (JPL) w południowej Kalifornii. To wtargnięcie może sprawić, że woda w wielu przybrzeżnych warstwach wodonośnych będzie niezdatna do picia i nie będzie nadawała się do nawadniania, a także zaszkodzi ekosystemom i spowoduje korozję infrastruktury.
Proces ten, znany jako intruzja słonej wody, zachodzi pod liniami brzegowymi, gdzie woda słodka i woda morska w naturalny sposób spotykają się i równoważą. Opady deszczu na lądzie uzupełniają lub ładują przybrzeżne warstwy wodonośne – warstwy podziemnych skał i gleby zatrzymujące słodką wodę – które zazwyczaj płyną w kierunku oceanu. Jednocześnie woda morska, napędzana ciśnieniem oceanu, spycha w głąb lądu. Chociaż w strefie przejściowej, w której spotykają się te dwie wody, występuje pewne mieszanie, równowaga przeciwstawnych sił zazwyczaj sprawia, że woda jest świeża po jednej stronie i słona po drugiej.
Obecnie dwa skutki zmiany klimatu przechylają szalę na korzyść słonej wody. Podnoszenie się poziomu morza, spowodowane ociepleniem planet, powoduje migrację wybrzeży w głąb lądu i zwiększa siłę wypychającą słoną wodę w kierunku lądu. Jednocześnie wolniejsze uzupełnianie wód gruntowych – z powodu mniejszych opadów i cieplejszej pogody – osłabia siłę przemieszczającą słodką wodę podziemną na niektórych obszarach.
Mapowanie wtargnięć słonej wody na całym świecie
Badanie opublikowane niedawno w Listy z badań geofizycznychw ramach projektu zbadali ponad 60 000 przybrzeżnych zlewni (obszar lądowy, który kieruje i odprowadza całą wodę deszczową i roztopową z danego regionu do wspólnego odpływu) na całym świecie, mapując, w jaki sposób zmniejszone uzupełnianie wód gruntowych i podnoszenie się poziomu morza będą przyczyniać się do wtargnięcia słonej wody, jednocześnie szacując, jaki będzie ich wpływ na będzie efekt netto.
Biorąc pod uwagę te dwa czynniki oddzielnie, autorzy badania odkryli, że do roku 2100 sam podnoszący się poziom mórz będzie powodował wypchnięcie słonej wody w głąb lądu w 82% badanych zlewni przybrzeżnych. Strefa przejściowa w tych miejscach przesunęłaby się na stosunkowo niewielką odległość: nie więcej niż 656 stóp (200 metrów) od obecnych pozycji. Do obszarów wrażliwych należą regiony nisko położone, takie jak Azja Południowo-Wschodnia, wybrzeże wokół Zatoki Meksykańskiej i duża część wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych.
Tymczasem wolniejsze ładowanie samo w sobie będzie powodować wnikanie słonej wody do 45% badanych zlewni przybrzeżnych. Na tych obszarach strefa przejściowa przesunęłaby się dalej w głąb lądu niż w przypadku podniesienia się poziomu morza – w niektórych miejscach nawet o trzy czwarte mili (około 1200 metrów). Regiony, które zostaną najbardziej dotknięte, to Półwysep Arabski, Australia Zachodnia i półwysep Baja California w Meksyku. W około 42% zlewni przybrzeżnych zwiększy się zasilanie wód gruntowych, co będzie powodowało wypychanie strefy przejściowej w stronę oceanu, a na niektórych obszarach przezwyciężenie skutków wnikania słonej wody w wyniku podniesienia się poziomu morza.
Podsumowując, według badania, ze względu na połączone skutki zmian poziomu morza i uzupełniania się wód gruntowych, do końca stulecia w 77% ocenionych zlewni przybrzeżnych nastąpi wtargnięcie słonej wody.
Strategie zarządzania w celu łagodzenia włamań
Ogólnie rzecz biorąc, niższe wskaźniki uzupełniania wód gruntowych będą miały wpływ na to, jak daleko słona woda wdziera się w głąb lądu, podczas gdy wzrost poziomu morza określi jej powszechność na całym świecie. „W zależności od tego, gdzie się znajdujesz i który z nich dominuje, Twoje implikacje w zakresie zarządzania mogą się zmienić” – powiedziała Kyra Adams, badaczka wód podziemnych w JPL i główna autorka artykułu.
Na przykład, jeśli głównym powodem wtargnięcia na danym obszarze jest niski poziom naładowania baterii, tamtejsi urzędnicy mogą zaradzić temu problemowi, chroniąc zasoby wód gruntowych – dodała. Z drugiej strony, jeśli większe obawy budzi przesycenie warstwy wodonośnej przez wzrost poziomu morza, urzędnicy mogą skierować wody gruntowe.
Globalne wysiłki i spójne ramy
Badanie, współfinansowane przez NASA i Departament Obrony Stanów Zjednoczonych (DOD), stanowi część wysiłków mających na celu ocenę wpływu wzrostu poziomu morza na obiekty przybrzeżne i inną infrastrukturę departamentu. Wykorzystano informacje o zlewniach zebrane w HydroSHEDS – bazie danych zarządzanej przez World Wildlife Fund, która wykorzystuje obserwacje wysokości z Misja topograficzna wahadłowca NASA. Aby oszacować odległości przedostawania się słonej wody do roku 2100, badacze wykorzystali model uwzględniający między innymi uzupełnianie wód gruntowych, podnoszenie się zwierciadła wody, gęstość wody słodkiej i słonej oraz migrację przybrzeżną w związku ze wzrostem poziomu morza.
Współautor badania Ben Hamlington, klimatolog w JPL i współprzewodniczący zespołu ds. zmiany poziomu morza w NASA, powiedział, że globalny obraz jest analogiczny do tego, co naukowcy widzą w przypadku powodzi na wybrzeżach: „Wraz ze wzrostem poziomu mórz wszędzie wzrasta ryzyko powodzi . W przypadku wtargnięcia słonej wody widzimy, że wzrost poziomu morza zwiększa podstawowe ryzyko, że zmiany w zasilaniu wód gruntowych staną się poważnym czynnikiem”.
Dodał, że spójne w skali globalnej ramy, które uwzględniają lokalne skutki klimatyczne, mają kluczowe znaczenie dla krajów, które nie mają wiedzy specjalistycznej, aby je samodzielnie wygenerować.
„Te, które mają najmniej zasobów, są najbardziej dotknięte wzrostem poziomu morza i zmianami klimatycznymi” – powiedział Hamlington, „więc tego rodzaju podejście może bardzo pomóc”.
Odniesienie: „Wywołana klimatem intruzja słonej wody w roku 2100: dotkliwość wynikająca z doładowania, częstość występowania zależna od poziomu morza” autorstwa Kyry H. Adamsa, JT Reagera, Bretta A. Buzzangi, Cédrica H. Davida, Audrey H. Sawyer i Benjamina D. Hamlingtona , 22 listopada 2024 r., Listy z badań geofizycznych.
DOI: 10.1029/2024GL110359
