波恩大學(xué)的一項最新研究揭示了南非部分地區(qū)地面抬升的奇異現(xiàn)象，這一現(xiàn)象與人們通常理解的地球深部活動無關(guān)，而是與嚴(yán)重的干旱和地下水流失緊密相關(guān)。該研究成果已在《地球物理研究雜志：固體地球》上發(fā)表。
南非擁有一個由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）基站組成的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)用于監(jiān)測地面的高程變化。從2012年至2020年的數(shù)據(jù)顯示，南非某些區(qū)域的地面高度上升了約六毫米。長久以來，科學(xué)家多將這種上升歸因于地幔流動和動態(tài)地形變化，認為地球深部的熱物質(zhì)柱（地幔柱）是推動地面抬升的“幕后黑手”。然而，波恩大學(xué)的研究團隊提出了一個全新的假設(shè)：干旱導(dǎo)致的水流失可能是造成地面抬升的真正原因。
為了驗證這一假設(shè)，波恩大學(xué)的研究團隊，在馬坎?卡雷加博士（Dr. Makan Karegar）的帶領(lǐng)下，對2000年至2021年的每日GPS高度數(shù)據(jù)進行了深入分析。他們運用單譜分析（SSA）技術(shù)，過濾掉數(shù)據(jù)中的噪聲，聚焦于長期趨勢。同時，團隊還通過網(wǎng)格系統(tǒng)估算了水質(zhì)量負荷，即水的重量對地球表面的影響，并基于初步地球參考模型（PREM）進行了計算。
研究結(jié)果顯示，水流失與地面抬升之間確實存在顯著的關(guān)聯(lián)。美國宇航局（NASA）的重力恢復(fù)與氣候?qū)嶒灒℅RACE）衛(wèi)星任務(wù)提供的數(shù)據(jù)也支持了這一結(jié)論。GRACE衛(wèi)星通過測量與水儲量變化相關(guān)的重力變化，發(fā)現(xiàn)水流失最嚴(yán)重的地區(qū)正是地面抬升最快的區(qū)域。盡管GRACE提供的數(shù)據(jù)分辨率較低，但其結(jié)果與GPS估算的水儲量以及水文模型高度相關(guān)，月度相關(guān)性高達90%至94%，長期趨勢的相關(guān)性也達到了46%至53%。
研究團隊解釋說，當(dāng)?shù)叵滤魇r，地表會像受到擠壓后松開的泡沫球一樣重新膨脹。在干旱發(fā)生之前，地下水對土地施加的壓力使土地保持壓縮狀態(tài)，而隨著地下水儲備的枯竭，地殼開始逐漸抬升。
這一發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家提供了一種新的方法來監(jiān)測干旱的嚴(yán)重程度。GPS接收器能夠提供地下水枯竭的準(zhǔn)確信息，而這些測量數(shù)據(jù)可以為水資源短缺提供早期預(yù)警。南非曾經(jīng)歷過嚴(yán)重的水資源危機，包括2015年至2019年的干旱，當(dāng)時開普敦幾乎面臨“零日”危機，即水龍頭可能完全干涸。隨著氣候變化對降水模式的影響日益加劇，未來水資源短缺的風(fēng)險仍然居高不下。
卡雷加博士表示：“這些數(shù)據(jù)表明，地面抬升現(xiàn)象主要可以用水量流失來解釋。”研究人員希望，這種方法能夠幫助政策制定者更好地制定水資源利用決策，特別是在水資源匱乏的地區(qū)。通過深入研究環(huán)境變化對土地的影響，科學(xué)家可以不斷改進水資源管理策略，以更好地應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)。
