По всему региону Южной Африки ученые наблюдают за необычным явлением: поверхность земли поднимается. Измерения показывают, что в различных частях региона происходит устойчивый подъем, достигающий 2 мм в год. Это явление происходит медленно и на протяжении длительного времени оставалось непонятым, как сообщает Earth.
В течение многих лет исследователи считали, что за этим движением стоит активность мантии Земли, например, влияние глубоких плюмов. Эта гипотеза соответствовала традиционным геофизическим моделям.
Однако недавние исследования, проведенные учеными Боннского университета, предлагают совершенно новую интерпретацию: они связывают происходящие подъемы не с глубинными процессами, а с высыханием и изменением поверхности земли.
Исследование, выполненное группой геодезистов и климатологов, не только объясняет причины этого явления, но и предлагает новый метод оценки засухи. Используя данные GPS и спутниковые измерения, команда пришла к выводу, что медленный подъем земли в Южной Африке обусловлен уменьшением запасов водных ресурсов, а не процессами в мантии.
Южная Африка имеет уникальную инфраструктуру с разветвленной сетью станций GNSS (Глобальная навигационная спутниковая система), известной как TrigNet. С 2000 по 2021 годы данные 88 таких станций продемонстрировали едва заметный, но стабильный вертикальный подъем.
Доктор Макан Карегар из Боннского университета и его сотрудники, включая Кристиана Мильке и профессора Юргена Куше, провели тщательный анализ данных. Их задача заключалась в том, чтобы отделить значимые сигналы от фона шума. Для этого исследователи использовали метод сингулярного спектра, который помогает разобрать временные ряды на составляющие: сезонные, годовые и долгосрочные тренды. Это позволило выявить предыдущие изменения и определить реальные закономерности подъема.
Большинство станций зарегистрировало положительную тенденцию с примерно 2012 года. "Мы обнаружили средний подъем в шесть миллиметров между 2012 и 2020 годами", – отметил Карегар. Этот сдвиг совпал с годами засухи. Но как же засуха влияет на подъем земли?
Чтобы понять этот процесс, можно представить, как ведет себя губка. Когда вы надавливаете на нее, она сжимается, а когда отпускаете — восстанавливается. Подобным образом реагирует и земная кора: когда земля насыщена водой, она опускается, а при испарении или исчезновении воды — поднимается.
"Во время засухи потеря влаги может вызвать небольшое поднятие поверхности земли, что позволяет оценить потерю массы воды, принимая во внимание упругие свойства Земли", — объяснил Мильке.
Исследователи сравнили свои выводы с данными спутников НАСА, которые фиксируют изменения в гравитации Земли, и пришли к выводу о потерях массы. Несмотря на ограничения спутниковых данных, они продемонстрировали аналогичную тенденцию: в районах, где уровень воды снизился, отмечали подъем земли.
Дополнительным подтверждением стали гидрологические модели, такие как GLDAS-Noah и GLWS, которые моделируют водный цикл. В совокупности эти инструменты сформировали последовательную историю обезвоживания поверхности и восходящего движения.
Наибольший подъем был зарегистрирован в тех провинциях, которые страдали от сильных засух, особенно в Западном Кейпе, Гаутенге и Лимпопо. С 2012 по 2020 год в некоторых регионах наблюдали потерю массы воды, эквивалентную 0,10 метра, что, в свою очередь, вызвало средний подъем на 6 мм по всей территории страны.
"Сеть GNSS в Южной Африке представляет собой мощный инструмент для оценки влияния засух на водные ресурсы", — подчеркивают ученые. Таким образом, модели подъема могут служить косвенными показателями потерь грунтовых вод, что является крайне важной информацией для страны, сталкивающейся с нехваткой воды.
Климатологи также сообщили о рекордном таянии льда на полюсах Земли. Результаты показали, что площадь океанического льда в конце февраля оказалась самой низкой за всю историю наблюдений, что подтверждает влияние теплой зимы на климатическую ситуацию.
