تقوم أقمار GRACE الصناعية بقياس الجاذبية أثناء دورانها حول الكوكب للكشف عن مستويات المياه المتغيرة على الأرض (مفهوم فني).
المصدر: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا”
وحدد فريق من الباحثين هذا الانخفاض في المياه العذبة باستخدام ملاحظات الأقمار الصناعية لاستعادة الجاذبية وتجربة المناخ (GRACE).
وجد فريق دولي من العلماء، باستخدام ملاحظات الأقمار الصناعية الألمانية التابعة لناسا، دليلاً على أن إجمالي كمية المياه العذبة على الأرض انخفضت فجأة بدءًا من مايو 2014 وظلت منخفضة منذ ذلك الحين. في التقارير التي نشرت في مسوحات في الجيوفيزياء، اقترح الباحثون أن التحول يمكن أن يشير إلى أن قارات الأرض دخلت مرحلة جفاف مستمر.
من عام 2015 حتى عام 2023، أظهرت قياسات الأقمار الصناعية أن متوسط كمية المياه العذبة المخزنة على الأرض – والتي تشمل المياه السطحية السائلة مثل البحيرات والأنهار، بالإضافة إلى المياه في طبقات المياه الجوفية تحت الأرض – كانت أقل بمقدار 290 ميلاً مكعبًا (1200 كيلومتر مكعب) من متوسط المستويات منذ عام 2002. وقال ماثيو روديل، أحد مؤلفي الدراسة وعالم الهيدرولوجيا في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند، إنه سيستمر حتى عام 2014. “هذا يعادل ضعفين ونصف حجم بحيرة إيري المفقودة.”
تُظهر هذه الخريطة السنوات التي وصل فيها تخزين المياه الأرضية إلى الحد الأدنى لمدة 22 عامًا (أي كانت الأرض الأكثر جفافًا) في كل موقع، بناءً على بيانات من الأقمار الصناعية GRACE وGRACE/FO. لقد وصل جزء كبير جدًا من سطح الأرض العالمي إلى هذا… المصدر: مرصد الأرض التابع لناسا/وانمي ليانغ مع بيانات مقدمة من ماري مايكل أونيل”
خلال أوقات الجفاف، إلى جانب التوسع الحديث في الزراعة المروية، يجب أن تعتمد المزارع والمدن بشكل أكبر على المياه الجوفية، الأمر الذي يمكن أن يؤدي إلى دورة من انخفاض إمدادات المياه الجوفية: تنضب إمدادات المياه العذبة، وتفشل الأمطار والثلوج في تجديدها، و ويتم ضخ المزيد من المياه الجوفية. إن انخفاض المياه المتاحة يضع ضغطاً على المزارعين والمجتمعات، مما قد يؤدي إلى المجاعة والصراعات والفقر وزيادة خطر الإصابة بالأمراض عندما يلجأ الناس إلى مصادر المياه الملوثة، وفقاً لتقرير للأمم المتحدة حول الإجهاد المائي. الانخفاض العالمي المفاجئ في المياه العذبة باستخدام عمليات الرصد من الأقمار الصناعية لتجربة استعادة الجاذبية والمناخ (GRACE)، التي يديرها مركز الفضاء الألماني، ومركز الأبحاث الألماني لعلوم الأرض، ووكالة ناسا. تقيس الأقمار الصناعية GRACE التقلبات في جاذبية الأرض على مقاييس شهرية تكشف عن التغيرات في كتلة الماء على الأرض وتحتها. طارت أقمار GRACE الأصلية في الفترة من مارس 2002 إلى أكتوبر 2017. وتم إطلاق الأقمار الصناعية اللاحقة GRACE-Follow On (GRACE-FO) في مايو 2018.
بدأ الانخفاض في المياه العذبة العالمية المذكورة في الدراسة بجفاف واسع النطاق في شمال ووسط البرازيل، وتلاه بعد فترة وجيزة سلسلة من موجات الجفاف الكبرى في أستراليا وأمريكا الجنوبية وأمريكا الشمالية وأوروبا وأفريقيا. أدت درجات حرارة المحيط الأكثر دفئًا في منطقة المحيط الهادئ الاستوائية من أواخر عام 2014 إلى عام 2016، والتي بلغت ذروتها في واحدة من أهم أحداث النينيو منذ عام 1950، إلى تحولات في التيارات النفاثة الجوية التي غيرت أنماط الطقس وهطول الأمطار في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، حتى بعد انحسار ظاهرة النينيو، فشلت المياه العذبة العالمية في التعافي. في الواقع، أفاد روديل وفريقه أن 13 من أصل 30 حالة جفاف شديدة في العالم لاحظتها GRACE حدثت منذ يناير 2015. ويشتبه روديل وزملاؤه في أن ظاهرة الاحتباس الحراري قد تساهم في استنزاف المياه العذبة المستمر.
وقال مايكل بوسيلوفيتش، عالم الأرصاد الجوية في ناسا جودارد، إن الاحتباس الحراري يؤدي إلى احتواء الغلاف الجوي لمزيد من بخار الماء، مما يؤدي إلى هطول أمطار أكثر شدة. في حين أن إجمالي مستويات الأمطار وتساقط الثلوج السنوية قد لا تتغير بشكل كبير، فإن الفترات الطويلة بين أحداث هطول الأمطار الغزيرة تسمح للتربة بالجفاف وتصبح أكثر إحكاما. وهذا يقلل من كمية الماء التي يمكن أن تمتصها الأرض عند هطول الأمطار.
وقال بوسيلوفيتش: “المشكلة عندما يكون لديك هطول أمطار غزيرة، هي أن المياه تنتهي بالجريان، بدلاً من امتصاص مخزون المياه الجوفية وتجديده”. على الصعيد العالمي، ظلت مستويات المياه العذبة منخفضة باستمرار منذ ظاهرة النينيو في الفترة 2014-2016، في حين لا يزال المزيد من المياه محصوراً في الغلاف الجوي كبخار ماء. وأشار إلى أن “ارتفاع درجات الحرارة يزيد من تبخر الماء من السطح إلى الغلاف الجوي، وقدرة الغلاف الجوي على الاحتفاظ بالمياه، مما يزيد من تواتر وشدة ظروف الجفاف”.
قالت سوزانا ويرث، عالمة الهيدرولوجيا وعالمة الاستشعار عن بعد في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا، والتي لم تشارك في الدراسة، إنه رغم وجود أسباب للشك في أن الانخفاض المفاجئ في المياه العذبة يرجع إلى حد كبير إلى ظاهرة الاحتباس الحراري، فقد يكون من الصعب الربط بين الأمرين بشكل قاطع. . وقال ويرث: “هناك شكوك في التنبؤات المناخية”. “القياسات والنماذج تأتي دائمًا مع الأخطاء.”
ويبقى أن نرى ما إذا كانت المياه العذبة العالمية ستعود إلى مستويات ما قبل عام 2015، أو ستظل ثابتة، أو ستستأنف انخفاضها. وبالنظر إلى أن السنوات التسع الأكثر دفئا في سجل درجات الحرارة الحديثة تزامنت مع الانخفاض المفاجئ في المياه العذبة، قال روديل: “لا نعتقد أن هذه مصادفة، ويمكن أن تكون نذيرا لما سيأتي”.
المزيد عن GRACE-FO
كانت GRACE (2002-2017) شراكة مشتركة بين ناسا ومركز الفضاء الألماني، Deutsches Zentrum für Luftund Raumfahrt. قام مختبر الدفع النفاث بإدارة مهمة GRACE ويدير مهمة GRACE-FO لقسم علوم الأرض التابع لناسا في مديرية المهام العلمية في واشنطن. GRACE-FO هو تعاون بين وكالة ناسا وGFZ. يدير معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، كاليفورنيا، مختبر الدفع النفاث لصالح وكالة ناسا.
