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抽取地下水导致地球极移

发布单位:台北市立天文科学教育馆

全球暖化,极地冰原和高山冰川融化被认为是海平面上升的主要原因。根据发表在《Geophysical Research Letters》上的一项新研究,由于灌溉导致地下水枯竭、海平面上升。1993年至2010年期间的气候模型估计地下水总耗竭量为2.15兆吨,相当于全球海平面上升6.24毫米。然而,一直缺乏支持这一估计的直接观察证据。在这项新研究中,地球自转轴移向64.16°E, 在地下水到海水再分配模型中估计地球自转轴漂移约78.48公分,4.36公分/年,为第二大因素。

根据气候模型,科学家此前估计,从1993年到2010年,人类抽取了2.15兆吨地下水,相当于让海平面上升超过6毫米的水量。但很难验证这一估计。

一种方法是利用地球自转轴的移动,称为极移。水在地球的分布会影响质量的分布,就像旋转的陀螺上增减质量一样,随着水的移转,地球的自转方式也略有不同。

水的分布能改变地球自转于2016年被发现,但直到现在,地下水对这些自转变化的具体贡献仍未得到探索。在这项新研究中,研究人员模拟了观察到的地球极移和水的分布变化。首先,只考虑冰原和冰川,然后加入不同分布状况的地下水进行模拟。一旦研究人员纳入了2.15兆吨的地下水再分配,该模型才与观察到的极移相匹配。

地下水的位置关系到它能改变极移的程度;中纬度重新分配地下水对极移有更大的影响。在1993年到2010年期间,北美西部和印度西北部的水资源重新分配最多,两者均位于中纬度地区。

这项研究的下一步可能是回顾过去。观察地球自转极的变化有助于了解大陆尺度的水储量变化。早在19世纪末就有极移数据。因此,我们可以利用这些数据来了解过去100年内大陆储水量的变化。气候变暖是否导致水文状况发生变化?极移可能是答案。(编译/台北天文馆施欣岚)

研究人员将观测到的极移(红色箭头,OBS)与没有(蓝色虚线箭头)和有(蓝色实线箭头)地下水再分配的模拟结果进行比较。图片来源:Geophysical Research Letters(2023年)。Here, the researchers compare the observed polar motion (red arrow, “OBS”) to the modeling results without (dashed blue arrow) and with (solid blue arrow) groundwater mass redistribution. The model with groundwater mass redistribution is a much better match for the observed polar motion, telling the researchers the magnitude and direction of groundwater's influence on the Earth's spin. Credit: Geophysical Research Letters (2023). DOI: 10.1029/2023GL103509
图说:研究人员将观测到的极移(红色箭头,OBS)与没有(蓝色虚线箭头)和有(蓝色实线箭头)地下水再分配的模拟结果进行比较。图片来源:Geophysical Research Letters(2023年)。

资料来源:Phys.org