据美国趣味科学网站5月29日报道,一项新研究指出,2012至2020年间,干旱和水资源流失导致南非地表平均升高6毫米。
科学家们利用全球定位系统数据,开发出一种新模型来测量这种地表抬升和相关水资源流失情况。在南非,他们发现地表抬升模式与干旱和干湿季节之间的季节性变化有关。研究人员提出,这一基于全球定位系统的模型可能有助于研究人员发现未来干旱的迹象。
科学家们十多年前就知道南非地表正在升高。最初,一些人怀疑这种抬升是由地球中间层的一个地幔柱引起的。该地幔柱恰好位于南非下方。当地幔深处的热物质升起并推挤岩石圈(地壳和上地幔)时,就形成了地幔柱,从而抬升其上方的陆地。
但德国波恩大学大地测量学家马坎·卡里加尔注意到,南非地表抬升数据与干旱周期有关。卡里加尔及其同事发现了一种抬升模式,与南非在2015年至2018年遭遇的严重“零水日”干旱存在对应关系。当时开普敦市面临市政供水中断的风险。卡里加尔对趣味科学网站记者说:“我们开始认为,这种模式与水资源流失之间应该存在联系。”
为了进一步调查这一关联,研究小组收集了遍布南非各地的永久性监测站的全球定位系统数据。这些监测站能以每年毫米级的精度,精确测量地表高度的变化。在4月9日发表于美国《地球物理研究杂志·大地卷》的这项新研究中,科学家们开发了一种模型,将这种地表抬升与南非水资源储存的变化联系起来。
随着地表水库、土壤及地下水储层中的水资源消失,陆地开始抬升,其过程如同记忆海绵卸载重负荷后的缓慢回弹。研究人员观测到一些地表高度存在区域性和季节性变化,以及长期变化。但研究小组发现,总体而言,从2012年到2020年,因水资源减少,南非地表平均上升了6毫米。干旱期间,一些枯竭水库附近的地区地表高度上升高达10毫米。
研究报告的合著者、波恩大学大地测量学家克里斯蒂安·米尔克对趣味科学网站记者说:“最令我们惊讶的是,我们发现南非大部分地区都出现了地表抬升现象。我们原本预计这种影响可能仅局限于城市周边(即水库集中地附近的区域)。”
随后,研究小组通过比较南非陆地高度的变化与现有水资源储存和流失模型来验证他们的模型。他们发现,基于全球定位系统的结果与基于卫星测量和气候数据的水资源流失预测非常吻合。虽然这项新研究并不排除南非地下地幔柱的潜在作用,但与现有水资源储存模型的高度相关性表明,水资源流失是这种抬升现象背后的主要推动力。
这表明,这种抬升现象可能不是永久性的。卡里加尔说,一旦降水充足,水库重新蓄水,陆地可能再次开始下沉。
未参与这项研究的美国内华达大学里诺分校大地测量学家比尔·哈蒙德说,要想弄清楚南非地表需要多久才能再次上升或下降,可能需要更多数据。(编译/卢荻)