Щонайменше з початку століття водні резервуари на поверхні Землі висихають. Вимірюючи підвищення рівня моря, зміщення земного полюса та зміни вологості ґрунту, група вчених змогла оцінити, наскільки висохла суша: з 2000 року континентальні маси втратили понад 1600 гігатонн води. Кожна гігатонна (Гт) дорівнює 1 мільярду тонн. Куди поділася така величезна кількість рідини? Вона підняла рівень моря та вплинула на обертання Землі.

Автори цього відкриття, опублікованого в Science, вважають, що люди змінили водний цикл, який залишався відносно стабільним з кінця останнього льодовикового періоду.

Підручники з суспільствознавства для 4-го класу описують, що таке водний цикл. У найпростішому варіанті вони показують, як вода з морів піднімається в атмосферу у вигляді пари, яка потім випадає дощем на землю. Частина йде у водоносні горизонти, а інша – в річки та озера після зволоження поверхні, зрештою повертаючись у море, і цикл починається знову. За винятком кількох молекул водню (партнера кисню у воді), які досягають найвищих шарів атмосфери та вилітають у космос, це закрита система. У таких системах, як сформулювали та довели Михайло Ломоносов та Антуан Лавуазьє майже 250 років тому, маса залишається постійною, вона не створюється і не руйнується, так само як і енергія. Щодо води, це означає, що її кількість практично завжди однакова, вона лише може змінювати своє місцезнаходження. Отже, знаючи, скільки її є в одній частині системи, можна оцінити, скільки бракує в іншій.

«Кількість води на Землі не змінюється, хоча дуже мала кількість втрачається в космосі через стратосферу», — підтверджує Донгрьол Рю, професор гідрології та дистанційного зондування в Університеті Мельбурна (Австралія) та співавтор цієї нової роботи, опублікованої в Science. «Наша робота показує, що за останні десятиліття, після різкого зниження вологості ґрунту між 2000 і 2002 роками, земна вода втрачалася, переважно поповнюючи океани. Це зниження вологості ґрунту продовжується у вигляді стійкої та поступової тенденції, що перемежовується зрідка м'якшими спадами». Загалом, суша втратила трохи більше ніж ті 1600 Гт у цьому столітті. У цю цифру не включені водні маси, що походять від танення льодовиків Гренландії чи Антарктиди.

Рю нагадує, що танення двох льодових масивів було і залишається важливим джерелом надходження води до океанів. «Однак у період 2000-2002 років втрата вологості ґрунту на суші значно перевищувала цей показник. Відтоді, через постійне виснаження вологості ґрунту та підземних вод, їхній внесок у глобальне підвищення рівня моря був порівнянним або навіть вищим за внесок від танення льодовиків Гренландії та Антарктиди протягом цих років», — каже він.

Щоб дійти до тих гігатонн води, що змінили своє місцезнаходження, вченим довелося зробити кілька обхідних маневрів. Завдяки даним супутникових мереж та тисячам буїв, які NOAA (державне агентство США) має по всіх морях, вони змогли виміряти підвищення рівня моря за останні десятиліття. Не в сантиметрах, а в міліметрах. Конкретно, 4,4 міліметра. Здається, небагато, але шар води в один міліметр еквівалентний одному літру на квадратний метр. Це потрібно помножити на площу океанічних мас.

Інший маневр пов'язаний з віссю обертання Землі та згаданим законом збереження маси. Новина, опублікована минулого року, може допомогти побачити зв'язок між рухом води та рухом планети. Дослідження танення Гренландії показало, як величезний острів піднімається, звільнившись від ваги льоду. Це, разом із тим, що тала вода збільшила масу океану, лежить в основі зміни обертання. По суті, перерозподіл водних мас сповільнює обертання планети. І не тільки це, а й викликає зміщення полюса обертання (який відрізняється від географічного та магнітного).

«Полюс обертання Землі постійно зміщується, явище, відоме як рух полюсів», — нагадує Кі-Веон Сео, дослідник з Сеульського національного університету (Південна Корея), перший автор цього дослідження та експерт з геодезії, дисципліни, що вивчає форму Землі та її гравітаційне поле. «Цей рух в основному зумовлений перерозподілом мас води та повітря на поверхні Землі, включаючи вологість ґрунту», — додає він. До його роботи були відомі інші фактори, що впливають на зміщення полярної осі, такі як втрата маси льоду або виснаження підземних вод. Таким чином, вони змогли розподілити відповідальність. «У цьому дослідженні ми усунули вплив цих відомих факторів, що сприяють спостереженням за рухом полюсів, що дозволило нам виділити залишковий сигнал, який ми приписуємо змінам вологості ґрунту», — доповнює Сео. Вони оцінюють, що вісь обертання змістилася на 45 сантиметрів через переміщення води. І ця відстань дуже добре корелює з підвищенням рівня моря, яке вони приписують воді, що надійшла з суші.

Автори нагадують, що за цим переміщенням стоїть багато процесів. Усі, які вони виділяють, є антропогенними, і майже все починається зі зміни характеру опадів. Зменшення частоти дощів зробило ці роки одними з найсухіших в історії спостережень. Кількість, частота та інтенсивність раптових посух зростає. До метеорологічної посухи додається атмосферна. Повітря в Європі, наприклад, є найсухішим за останні 400 років (давніших даних немає). Ця сухість навколишнього середовища також «душить» дерева, природні резервуари вологи, які вмирають все раніше. А що казати про підземні резервуари? Хоча їх надмірна експлуатація є глобальним явищем, просідання багатьох китайських міст через зловживання їхніми водоносними горизонтами служить крайнім прикладом. Крім того, справа не лише в тому, що дощів менше, а й у тому, що коли вони йдуть, то мають більш інтенсивний та зливовий характер. Це призводить до того, що вода стікає в море і не просочується в ґрунт.

На думку авторів, існує ймовірність того, що виявлене ними явище є незворотним. «Хоча вода постійно циркулює між сушею та океанами, поточна швидкість втрати земної води перевищує її поповнення», — стверджує Сео, один з авторів. «Виснаження земних резервуарів, яке ми спостерігаємо, потенційно незворотне, оскільки малоймовірно, що ця тенденція зміниться на протилежну, якщо глобальні температури та попит на випаровування продовжуватимуть зростати поточними темпами. Без значних змін у кліматичних моделях дисбаланс у водному циклі, ймовірно, збережеться, що призведе до чистої втрати води з суші в океани з часом», — підсумовує він.

З Лабораторії кліматології та кліматичних послуг IPE/CSIC Серхіо Вісенте Серрано висловлює скептицизм щодо результатів цієї роботи. На його думку, використані дані мають високу невизначеність. «Якби вологість ґрунту падала, як вони припускають, ми б перебували в стані безперервної посухи, а це неправдоподібно», — каже він у листі. Однак він погоджується з авторами в тому, що «посухи посилюються через більший атмосферний попит, що робить ймовірним деяке зниження вологості ґрунту».