Science: Изменение характера подземных вод в глобальном водном цикле
ФОН
Подземные воды являются крупнейшим доступным ресурсом пресной воды и образуют активный компонент глобального водного цикла. Он служит основным источником пресной воды для миллиардов людей и обеспечивает питьевой водой многочисленные общины. Более того, подземные воды обеспечивают более 40% мировой потребности в орошении и становятся всё более важными в смягчении дефицита воды, вызванного изменением климата. За последние несколько десятилетий изменение климата и другая антропогенная деятельность существенно изменили пополнение, сброс, сток, хранение и распределение подземных вод. Отступление ледников и таяние многолетней мерзлоты, вызванные потеплением климата, привели к изменениям в состоянии грунтовых вод в ледниковых районах и районах многолетней мерзлоты. В интересах содействия более полному пониманию состояния глобальных подземных вод авторы представляют синтез их меняющегося характера в глобальном водном цикле за последние десятилетия, сформированного воздействием изменения климата и другой различной антропогенной деятельности.
СОСТОЯНИЕ ДЕЛ
Изменение климата и другая антропогенная деятельность привели к региональным и глобальным изменениям в динамике подземных вод. Изменения, вызванные климатом, включают изменения в скорости пополнения подземных вод на разных континентах, увеличение вклада подземных вод в речной сток в ледниковых водосборах, а также глубокие изменения в характере потоков подземных вод в районах многолетней мерзлоты. Талая ледниковая вода проникает в недра, поддерживая стабильный расход грунтовых вод в ручьи в засушливые сезоны. Таяние многолетней мерзлоты способствует увеличению инфильтрации осадков, увеличению запасов грунтовых вод, созданию новых путей подземных потоков и увеличению сброса грунтовых вод в речной поток. Прямая антропогенная деятельность включает забор подземных вод, нетрадиционную добычу нефти и газа, разведку геотермальной энергии, управляемое пополнение водоносных горизонтов, облесение, мелиорацию земель, урбанизацию и международную торговлю продуктами питания. Эти мероприятия приводят к забору и закачке подземных вод, изменению региональных режимов стока подземных вод, влиянию на уровень грунтовых вод и запасам подземных вод, а также к перераспределению включённых в продукты питания грунтовых вод во всём мире. Истощение подземных вод происходит по всему миру и усилилось в последние десятилетия. Подземные воды, откачиваемые из водоносных горизонтов, участвуют в глобальном водном цикле, способствуя речному стоку и эвапотранспирации. Отвод подземных вод переводит пресную воду из долговременного хранилища в активный круговорот воды на поверхности Земли. Более того, отбор невозобновляемых подземных вод из глубоких водоносных горизонтов интегрирует глубокие древние ископаемые подземные воды в активный современный водный цикл, что в конечном итоге способствует повышению уровня моря. Риски проникновения солёной воды и затопления грунтовых вод в прибрежных регионах усугубляются повышением уровня моря. Важность подземных вод для питья и орошения может возрасти в ответ на изменение климата. Следовательно, ожидается, что в будущем влияние истощения подземных вод на повышение уровня моря будет усиливаться.
ПРОГНОЗ
Роль подземных вод в глобальном водном цикле становится всё более динамичной и сложной, в то время как безопасность ресурсов подземных вод сталкивается со значительными угрозами во всём мире как с точки зрения количества, так и качества. Устойчивое использование ресурсов подземных вод стало важнейшей глобальной проблемой. При планировании более устойчивого будущего ресурсы подземных вод следует рассматривать как с региональной, так и с глобальной точек зрения, особенно для крупных трансграничных систем подземных вод. Поскольку глобальные изменения продолжают влиять на эти ресурсы, крайне важно управлять подземными и поверхностными водами как единым ресурсом. Кроме того, необходимо одновременно решать вопросы обеспечения продовольственной и водной безопасности и поддержания здоровья экосистем. Для повышения устойчивости подземных вод могут использоваться различные стратегии управления, включая сохранение лесов и водно-болотных угодий, опреснение, переработку сточных вод, управляемое пополнение водоносных горизонтов, проекты по отводу воды и развитие зелёной инфраструктуры. Существуют серьёзные пробелы в исследованиях, которые требуют дальнейшего изучения, включая детальные исследования подземных вод в высоких широтах и горных регионах, более точные прогнозы пополнения подземных вод, количественные оценки объёмов закачиваемых и сбрасываемых подземных вод, а также точное моделирование глобального водного баланса. Для эффективного устранения этих пробелов необходимы комплексные наборы данных наблюдений, поскольку они позволяют провести тщательную оценку текущего состояния и будущих изменений в ресурсах подземных вод.
АННОТАЦИЯ
В последние десятилетия изменение климата и другая антропогенная деятельность существенно повлияли на системы подземных вод во всём мире. Эти воздействия включают изменения в пополнении, сбросе, стоке, хранении и распределении подземных вод. Климатические сдвиги очевидны в изменении скорости пополнения запасов, увеличении вклада подземных вод в речной сток в ледниковых водосборах и увеличении потока подземных вод в районах многолетней мерзлоты. Прямые антропогенные изменения включают забор и закачку подземных вод, изменение режима регионального стока, изменение уровня грунтовых вод и хранилищ, а также перераспределение включённых в продукты питания подземных вод во всём мире. Примечательно, что добыча подземных вод способствует повышению уровня моря, увеличивая риск затопления подземных вод в прибрежных районах. Роль подземных вод в глобальном водном цикле становится всё более динамичной и сложной. Количественная оценка этих изменений имеет важное значение для обеспечения устойчивого снабжения людей и экосистем ресурсами пресных подземных вод.