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NASA:世界主要地下蓄水层面临枯竭危机

2015-7-29 8:58:47 来源:中国矿业报 作者:唐霞

美国国家航空与航天局(NASA)最新发布的卫星图像显示,世界上最大的地下蓄水层正在以惊人的速度下降。NASA的这项研究首次对地下蓄水层进行了详细评估,证实了科学家长期以来的怀疑,即人类超支使用地下水。相关研究成果发表在国际水资源领域顶级刊物Water Resources Research上,两篇文章的题目分别是《利用GRACE卫星精确测算全球可再生地下水资源压力》和《总的地下水压力框架下评估全球地下水储量的不确定性》。

全球地下水蓄水层枯竭的现状

NASA的重力恢复和气候实验卫星GRACE提供了地下蓄水层在10年研究期间(2003年~2013年)的变化情况。全球37个最大地下蓄水层中的21个水位已下降到可持续性临界点,并且大部分位于中国、印度、美国、法国和北非等地。研究指出,其中13个蓄水层水量枯竭速度惊人,这些地下蓄水层抽取速度明显高于回补水储蓄速度。虽然对地下蓄水层的大部分估测“在量值上并不确定”,但是,随着人类越来越依赖地下水,地下蓄水层的恢复速度难以满足农业、人口增长和工业用水需求增长,地下蓄水层水量减少将成为一个长期性的问题。

阿拉伯蓄水层是全球地下水资源利用压力最大的区域,这个蓄水层要支撑6000万人口。该地区的地下水资源急剧减少,没有储备新的地下水,蓄水层几乎没有恢复的迹象。其次是位于印度和巴基斯坦区域的印度河盆地及利比亚尼罗河区域的Murzuk-Djado盆地,这些地区人口稠密,缺乏替代水源。

澳大利亚西部的坎宁盆地地下水消耗率位居世界第三。耗水量如此大的主要原因是,坎宁盆地周围蕴藏着大量金矿、铁矿以及石油和天然气,在该地区实施的大规模开采活动造成耗水量急剧上升。

美国受威胁最大的是加州中央谷地蓄水层。由于干旱,加州抽取地下水灌溉农田,当地居民还开挖了很多水井。据专家预测,到2015年底,地下水资源将成为加州惟一的供水来源。虽然2014年加州通过了首个地下水管理条例,但是新法案可能需要20年才能全面生效。不过,美国中部另外3个地下蓄水层情况则相对良好。横跨东南海岸与佛罗里达州的大西洋及墨西哥湾沿海平原的蓄水层也出现了地下水短缺的问题。

地下水枯竭引发的危机

未来气候变化导致全球水资源重新分配,湿润的地区变得降雨更多,干旱的地方变得更干燥。干旱区的人们为了生存,抽取地下水也将更普遍且频繁,这可能进一步加剧全球淡水资源紧缺的局面,给淡水供应带来极大压力。地下蓄水层来自雪水和雨水,需要几万年时间才能恢复,远不及人类消耗的速度。地表水可能会流到蓄水层,但大多数仍蒸发或流进大海。过度利用地下水资源有可能会造成极严重的后果,比如引发地震、破坏林地、局地生态环境恶化等。

第一,地下水枯竭可能引发地震。2014年5月14日,Natrue发表文章称,在过去150年里,从加利福尼亚农业中心“中央山谷”抽取的水量足以引起地壳向上反弹,致使周边山脉抬升,其中内达华山和海岸山脉累积抬升了约15厘米。冬季降雨和夏季抽水造成内华达山及海岸山脉一年一次的升降运动,可能会诱发与之平行的圣安德烈斯断层的地震。季节性降雨同样可以引起地壳回弹,冬季地壳向下挠曲可以将圣安德烈斯断层固定住,降低地震风险,而夏季地壳向上弯曲释放应力,从而增加地震风险。夏季地震的风险比冬季略高,说明气候和构造相互影响,水位的变化最终也会影响地球深部。

第二,地下水枯竭可能会破坏林地。2014年1月,澳大利亚国家地下水研究和培训中心的研究表明,由于过度抽取地下水,世界各地的林地可能面临风险。与生长在较为干旱地区的树木相比,那些生长在较为湿润环境中的树木无法应对缺水带来的威胁。世界各地地下水源的持续枯竭,可能导致树木大面积枯死,对空气质量造成不利影响。

第三,地下水枯竭导致局地生态环境恶化。2014年12月5日,PNAS发表了题为《地下水减少是引起中国北方内蒙古浑善达克沙地不可逆荒漠化的原因》文章,指出约4200年前,内蒙古浑善达克沙地的荒漠化与从西拉沐沦河获取地下水有关,地下水资源骤减加剧了浑善达克沙地的荒漠化进程,致使中国北方新石器时代文明发生大规模迁移。如今,浑善达克仍干旱,即使开展大规模的重建工程也不可能恢复成绿洲状态。

须采取紧急行动加以应对

地下蓄水层满足了全球35%人口的用水需求,而在干旱期间,这一需求会变得更高。长久以来,政策管理忽视了地下水治理,造成全球地下水资源的退化和枯竭。世界粮农组织、联合国教科文组织、世界银行、全球环境基金和国际水文地质学家协会呼吁采取全球行动,对有限的地下水资源实施管理。这5个组织与超过100个国家开展磋商后,提出了《2030年愿景和全球行动框架》,为各国政府和各组织之间协调地下水管理提供了一个有利的框架和指导原则,并敦促采取集体行动,确保地下水的可持续利用。□

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