چگونه ماهواره‌ها فاش کردند که «برج آب آسیا» سالانه ۲۴ میلیارد تن آب زیرزمینی از دست می‌دهد

فلات تبت و رشته‌کوه‌های اطراف آن بزرگترین ذخیره آب شیرین خارج از مناطق قطبی را در خود جای داده‌اند. در حالی که یخچال‌های سر به فلک کشیده و پوشش برفی این «برج آب آسیا» کاملاً قابل مشاهده هستند، بخش عظیمی از آب شیرین منطقه در زیر زمین پنهان است.[3]

این مخزن زیرزمینی به عنوان یک سیستم پشتیبان حیاتی برای قاره عمل می‌کند و رودخانه‌های بزرگی مانند سند، گنگ و براهماپوترا را در طول فصول خشک تغذیه می‌کند. برای دهه‌ها، مقیاس عظیم و ناهمواری آسیای مرتفع اندازه‌گیری دقیق میزان آب زیرزمینی ذخیره‌شده در زیر صخره‌ها را تقریباً غیرممکن کرده بود.[1]

اکنون این نقطه کور در حال برطرف شدن است. یک تحلیل جامع که در نشریه «نامه‌های تحقیقات محیطی» (Environmental Research Letters) منتشر شده، تراز آب زیرزمینی منطقه را کمی‌سازی کرده و از کاهش مداوم و نگران‌کننده آن پرده برداشته است.[2]

بین سال‌های ۲۰۰۳ تا ۲۰۲۰، برج آب آسیا به طور متوسط سالانه ۲۴.۲ میلیارد تن آب زیرزمینی از دست داده است. در سراسر این منطقه وسیع، تقریباً ۶۹ درصد از مساحت، کاهش ذخایر آب زیرزمینی را تجربه کرده‌اند.[1][2]

اندازه‌گیری آبی که نمی‌توانید ببینید، مستلزم نگاهی فراتر از هیدرولوژی سنتی است. تیم تحقیقاتی، به رهبری دانشمندانی از آکادمی علوم چین، بر داده‌های مأموریت «بازیابی گرانش و آزمایش اقلیم» (GRACE) تکیه کردند؛ پروژه‌ای مشترک بین ناسا و مرکز هوافضای آلمان.[2]

مأموریت گریس بر اساس یک اصل فیزیکی عمیق اما ساده عمل می‌کند: آب جرم دارد و جرم نیروی گرانشی اعمال می‌کند. این مأموریت از دو ماهواره دوقلو استفاده می‌کند که به صورت پشت سر هم و با فاصله حدود ۲۲۰ کیلومتر پرواز می‌کنند.

هنگامی که ماهواره پیشرو از روی منطقه‌ای با یک آبخوان زیرزمینی عظیم عبور می‌کند، افزایش جزئی در گرانش محلی آن را به جلو می‌کشد و فاصله بین دو فضاپیما را به میزان ناچیزی افزایش می‌دهد. با اندازه‌گیری مداوم این تغییرات میکروسکوپی در فاصله، دانشمندان می‌توانند تغییرات میدان گرانشی زمین و در نتیجه حرکت آب را ردیابی کنند.

با این حال، داده‌های خام گرانشی نمی‌توانند بین یک یخچال در حال ذوب، یک دریاچه در حال کوچک شدن، و یک آبخوان در حال تخلیه تمایز قائل شوند. آسیای مرتفع یک شبکه هیدرولوژیکی پیچیده است که در آن آب با سرعت‌های متفاوتی از طریق یخ، خاک و سنگ حرکت می‌کند.[2][4]

برای جداسازی سیگنال آب زیرزمینی، محققان مشاهدات ماهواره‌ای را با مدل‌سازی سیستم زمین و یک چارچوب تخصصی هوش مصنوعی ترکیب کردند. این هوش مصنوعی برای در نظر گرفتن «حافظه هیدرولوژیکی» طراحی شده بود؛ یعنی اثر تأخیری ذوب برف که به آرامی از طریق حوضه‌های کوهستانی به آبخوان‌های عمیق نفوذ می‌کند.[1][2]

مدل حاصل با موفقیت عوامل محرک کاهش آب را از هم جدا کرد. این تحلیل، ۴۷ درصد از تغییرات آب زیرزمینی را به عوامل مستقیم اقلیمی، مانند تغییر الگوهای بارش و افزایش دما، نسبت داد.[2]

فعالیت‌های انسانی تا ۳۸ درصد از این کاهش را به خود اختصاص داده است. شدیدترین کاهش‌ها در حوضه‌های پایین‌دست پرجمعیت و کم‌ارتفاع، به ویژه سیستم‌های رودخانه‌ای گنگ-براهماپوترا و سند، متمرکز شده‌اند، جایی که آبیاری فشرده کشاورزی به شدت به آب زیرزمینی پمپ‌شده وابسته است.[1][2]

فرآیندهای یخ‌کره‌ای (ذوب برف و یخ) ۱۵ درصد باقیمانده از تغییرات را تشکیل می‌دهند. در کوتاه‌مدت، ذوب شتابان یخچال‌های هیمالیا در واقع شدت بحران آب زیرزمینی را پنهان می‌کند.[2]

با عقب‌نشینی یخچال‌ها، آب ذوب‌شده اضافی به رودخانه‌ها سرازیر می‌شود و به زمین نفوذ می‌کند و به طور موقت برخی از آبخوان‌ها را دوباره شارژ می‌کند. محققان پیش‌بینی می‌کنند که این اثر بافر تا حدود دهه ۲۰۶۰ به کاهش شدت بحران ادامه خواهد داد.[1]

هنگامی که ذخایر یخ از یک آستانه حیاتی کوچک‌تر شوند، این جریان اضافی کاهش می‌یابد. انتظار می‌رود بدون بافر یخچال‌ها، اگر نرخ استخراج انسانی بدون تغییر باقی بماند، کاهش آب زیرزمینی زیرین به شدت تسریع شود.[1][4]

برای تأیید مدل ماهواره‌ای مبتنی بر هوش مصنوعی، تیم تحقیقاتی یافته‌های خود را با داده‌های بیش از ۲۵۰۰ چاه فیزیکی نظارت بر آب زیرزمینی مقایسه کردند. اندازه‌گیری‌های میدانی، الگوی تشدید کاهش ذخایر در حوضه‌های پایین‌دست را تأیید کرد.[1][2]

پیامدهای این وضعیت بسیار فراتر از کوهستان‌ها است. رودخانه‌هایی که از فلات تبت سرچشمه می‌گیرند، کشاورزی، صنعت و نیازهای آبی روزانه تقریباً دو میلیارد نفر را در بیش از ده‌ها کشور تأمین می‌کنند.[3][4]

آب زیرزمینی به عنوان آخرین پناهگاه در طول خشکسالی‌ها و تأخیر در باران‌های موسمی عمل می‌کند. هنگامی که این ذخایر عمیق کاهش می‌یابند، بازیابی ممکن است ده‌ها یا حتی صدها سال طول بکشد و جمعیت‌های پایین‌دست را در برابر شوک‌های اقلیمی بسیار آسیب‌پذیر می‌سازد.[4]

دانشمندان با موفقیت در ترکیب اندازه‌گیری‌های گرانشی مبتنی بر فضا با هوش مصنوعی قابل توضیح، سرانجام هیدرولوژی نامرئی برج آب آسیا را مرئی کرده‌اند. این داده‌ها یک جدول زمانی واضح و کمی ارائه می‌دهند و پنجره‌ای حیاتی را برای سیاست‌گذاران فراهم می‌کنند تا قبل از خشک شدن بافر یخچال‌ها، در مدیریت آب تجدید نظر کنند.[2][4]