Wir haben so viel Grundwasser abgepumpt, dass sich die Erdrotation verschoben hat

Die Entnahme und Umverteilung von Grundwasser durch den Menschen hat den Rotationspol der Erde in zwei Jahrzehnten (1993–2010) um fast einen Meter verschoben und zum Anstieg des Meeresspiegels beigetragen, wie eine Studie in Geophysical Research Letters zeigt. Die größte Umverteilung des Wassers fand im Westen Nordamerikas und Nordwestindiens statt, und Bemühungen zur Reduzierung der Grundwasserverarmung in diesen Gebieten könnten theoretisch Einfluss auf diese Verschiebung haben. Dieses Phänomen birgt keinen Wechsel der Jahreszeiten, kann aber das Klima auf geologischen Zeitskalen beeinflussen.

Die Massenverschiebung und der daraus resultierende Anstieg des Meeresspiegels aufgrund des Grundwasserentzugs führten dazu, dass der Rotationspol der Erde in zwei Jahrzehnten um fast einen Meter wanderte.

Laut einer neuen Studie, die am 15. Juni veröffentlicht wurde, haben Menschen durch das Pumpen von Wasser aus dem Boden und den Transport an einen anderen Ort eine so große Wassermenge verschoben, dass sich die Erde allein zwischen 1993 und 2010 um fast 80 cm (31,5 Zoll) nach Osten neigte Geophysikalische ForschungsbriefeDas kurze, wirkungsvolle Forschungsjournal der AGU mit Auswirkungen auf die Erd- und Weltraumwissenschaften.

Basierend auf Klimamodellen und Wissenschaftlern zuvor geschätzt Von 1993 bis 2010 hat der Mensch 2.150 Gigatonnen Grundwasser gepumpt, was einem Anstieg des Meeresspiegels um mehr als 6 Millimeter (0,24 Zoll) entspricht. Diese Schätzung lässt sich jedoch nur schwer bestätigen.

Ein Ansatz liegt am Rotationspol der Erde, dem Punkt, um den der Planet kreist. Es bewegt sich durch einen Prozess namens Polarbewegung, bei dem sich die Position des Rotationspols der Erde relativ zur Erdkruste ändert. Die Verteilung des Wassers auf dem Planeten beeinflusst die Massenverteilung. Als würde man einem Kreisel ein wenig Gewicht hinzufügen, dreht sich die Erde etwas anders, wenn sie Wasser bewegt.

„Der Rotationspol der Erde ändert sich oft“, sagte Ki-wyun Seo, ein Geophysiker an der Seoul National University, der die Studie leitete. „Unsere Studie zeigt, dass die Grundwasserumverteilung unter den klimabedingten Ursachen tatsächlich den größten Einfluss auf die Schachtdrift hat.“

Hier verglichen die Forscher die beobachtete Polarbewegung (roter Pfeil, „OBS“) mit Modellierungsergebnissen ohne (gestrichelter blauer Pfeil) und mit (durchgezogener blauer Pfeil) Grundwassermassenumverteilung. Ein Modell mit Grundwassermassenumverteilung passt besser zur beobachteten Polarbewegung und gibt den Forschern Aufschluss über das Ausmaß und die Richtung des Grundwassereinflusses auf die Erdrotation. Bildnachweis: Seo et al. (2023), Geophysikalische Forschungsbriefe

Es war die Fähigkeit des Wassers, die Rotation der Erde zu verändern Entdeckt im Jahr 2016Der konkrete Beitrag des Grundwassers zu diesen Zirkulationsänderungen wurde bisher nicht untersucht. In der neuen Studie modellierten die Forscher die beobachteten Veränderungen der rotierenden Poldrift und der Wasserbewegung der Erde – zunächst berücksichtigten sie nur Eisschilde und Gletscher und fügten dann verschiedene Szenarien für die Grundwasserumverteilung hinzu.

Das Modell stimmte erst dann mit der beobachteten Polardrift überein, als die Forscher 2.150 Gigatonnen Grundwasserumverteilung berücksichtigten. Ohne sie wurde das Modell bei einer jährlichen Drift von 78,5 cm (31 Zoll) bzw. 4,3 cm (1,7 Zoll) gestoppt.

„Ich freue mich sehr, die ungeklärte Ursache für die Schachtdrift gefunden zu haben“, sagte Seo. „Andererseits bin ich als Landbewohner und Eltern besorgt und überrascht, dass das Pumpen von Grundwasser eine weitere Ursache für den Anstieg des Meeresspiegels ist.“

„Das ist ein erstaunlicher Beitrag und definitiv eine wichtige Dokumentation“, sagte Surendra Adhikari, ein Forschungswissenschaftler am JPL, der nicht an dieser Studie beteiligt war. Adhikari veröffentlichte 2016 einen Artikel über die Wasserumverteilung, die sich auf die Rotationsdrift auswirkt. „Sie haben die Rolle des Grundwasserpumpens bei der Polarbewegung identifiziert, und das ist sehr wichtig.“

Der Standort des Grundwassers ist insofern wichtig, als es die Polardrift beeinflussen kann; Die Umverteilung von Wasser aus mittleren Breiten hat einen größeren Einfluss auf den Schacht. Während des Untersuchungszeitraums wurde der größte Teil des Wassers im Westen Nordamerikas und im Nordwesten Indiens, beide in mittleren Breiten, umverteilt.

Seo sagte, dass die Versuche der Staaten, die Grundwassererschöpfung zu verlangsamen, insbesondere in diesen sensiblen Gebieten, theoretisch die Veränderung der Erosion umkehren könnten, allerdings nur, wenn solche Erhaltungsmethoden jahrzehntelang fortbestehen.

Der Schacht verändert sich in der Regel in etwa einem Jahr um mehrere Meter, sodass Veränderungen durch Grundwasserpumpen nicht durch den Wechsel der Jahreszeiten gefährdet sind. Aber auf geologischen Zeitskalen könne die Polardrift Auswirkungen auf das Klima haben, sagte Adhikari.

Der nächste Schritt dieser Forschung könnte darin bestehen, zurückzublicken.

„Die Beobachtung von Veränderungen im Rotationspol der Erde ist nützlich, um kontinentweite Unterschiede in der Wasserspeicherung zu verstehen“, sagte Seo. Polarbewegungsdaten sind seit dem späten 19. Jahrhundert verfügbar^j ein Jahrhundert. Daher können wir diese Daten nutzen, um die kontinentalen Unterschiede der Wasserspeicherung in den letzten 100 Jahren zu verstehen. Gab es durch die Klimaerwärmung Veränderungen im Wasserhaushalt? Polarbewegung kann die Antwort sein.“

Referenz: „Die Poldrift der Erde bestätigt die Erschöpfung des Grundwassers als wichtigen Faktor für den globalen Meeresspiegelanstieg 1993–2010“ von Ki-wyun-seo, Dongriol-ryeo, Goyoung-eum, Taeohan-jeon, Jae-seong Kim, Kuhyun-eum, Jianli Chen, Clark R. Wilson, 15. Juni 2023, hier verfügbar. Geophysikalische Forschungsbriefe.
doi: 10.1029/2023GL103509

Autoren:

• Ki-Weon Seo (korrespondierender Autor), Zentrum für Bildungsforschung und Abteilung für geowissenschaftliche Bildung, Seoul National University, Seoul, Republik Korea
• Jae-Seung Kim, Kookhyoun Youm, Department of Earth Science Education, Seoul National University, Seoul, Republik Korea
• Dongriol Ryo, Abteilung für Infrastrukturtechnik, University of Melbourne, Parkville, Australien
• Jooyoung Eom, Abteilung für erdwissenschaftliche Bildung, Kyungbuk National University, Daegu, Republik Korea
• Taewhan Jeon, Zentrum für Bildungsforschung, Seoul National University, Seoul, Republik Korea
• Jianli Chen, Abteilung für Landvermessung und Geoinformatik, Institut für Erd- und Weltraumforschung, Hong Kong Polytechnic University, Hongkong
• Clark Wilson, Abteilung für Geowissenschaften und Weltraumforschungszentrum, University of Texas at Austin, Austin, Texas, USA