Ученые проанализировали данные спутниковых миссий GRACE и GRACE-FO, которые отслеживают изменения распределения массы на Земле. Спутники движутся друг за другом и измеряют расстояние между собой. Изменения этого расстояния позволяют определить, как перераспределяется масса планеты, в том числе за счет воды в почве, реках, озерах, снежном покрове и подземных водоносных горизонтах.
Исследователи усовершенствовали метод обработки спутниковых измерений, чтобы точнее выявлять изменения запасов воды на сравнительно небольших территориях. В результате удалось обнаружить 94 региона с выраженными долгосрочными тенденциями изменения водных запасов. В 40 из них эти изменения были связаны с деятельностью человека — от откачки подземных вод и орошения до вырубки лесов и строительства водохранилищ.
За период с 2002 по 2025 год совокупные потери воды в этих 40 регионах составили около 3122 кубических километров. Это примерно на 33% больше по величине региональных тенденций потерь, чем показывал традиционный метод обработки данных. При этом речь идет об изменениях запасов воды в целом, а не исключительно подземных вод.
Предыдущие исследования также могли существенно недооценивать истощение водоносных горизонтов: согласно анализу ученых, оценки сокращения запасов подземных вод в среднем были примерно на 45% ниже новых результатов.
Одним из наиболее тревожных регионов оказалась Индо-Гангская равнина на севере Индии. По оценкам исследователей, здесь ежегодные потери воды достигают примерно 32,5 кубического километра. Это примерно вдвое больше показателей, полученных в двух других недавних исследованиях.
Таяние гималайских ледников объясняет лишь около 15% этих потерь. Это указывает на значительно более существенную роль откачки подземных вод, используемых, в частности, для орошения сельскохозяйственных угодий.
Другие проблемные районы расположены на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Среди них — система водоносных горизонтов Сахары, охватывающая территории Алжира и Туниса, и водоносный горизонт Саки в Саудовской Аравии. В центральной части Саудовской Аравии ежегодный отбор воды из подземных запасов более чем в шесть раз превышает ее восполнение за счет осадков и речного стока.
Существенные потери зафиксированы и в Турции. Они оказались более чем вдвое выше предыдущих оценок. Дефицит воды затрагивает не только местные территории, но и соседние регионы, включая Сирию и Ирак.
В США исследователи выделили Центральную долину Калифорнии, где засухи и интенсивная откачка воды способствуют истощению подземных запасов, а также южную часть водоносной системы Высоких равнин. Более 80% орошаемых земель в последнем регионе зависят от подземных вод.
Исследование выявило и противоположную тенденцию. В некоторых регионах запасы воды увеличиваются, в том числе благодаря строительству водохранилищ и изменениям землепользования.
Например, в странах Африки к югу от Сахары увеличение запасов воды наблюдалось на территориях, где естественная саванна была заменена сельскохозяйственными культурами, которые выращивают без искусственного орошения. По мнению исследователей, растения с менее глубокой корневой системой и сравнительно низким уровнем транспирации могут способствовать пополнению запасов влаги в почве и повышению уровня грунтовых вод.
Однако ученые подчеркивают, что спутниковые данные показывают долгосрочные тенденции, а не все детали происходящих процессов. Использованный метод позволяет точнее оценивать изменения за продолжительный период, но не дает возможности подробно проследить их динамику по годам. Кроме того, нехватка наземных наблюдений за уровнем воды в скважинах пока затрудняет полноценную проверку результатов во всех регионах мира.
Подземные воды обеспечивают питьевое водоснабжение и поддерживают сельское хозяйство во многих частях планеты. При интенсивной откачке их запасы могут сокращаться быстрее, чем восполняются за счет осадков и просачивания воды в грунт. В результате регионы становятся более уязвимыми к засухам, а доступность воды для населения и сельского хозяйства снижается.
Новые методы спутникового мониторинга позволяют выявлять такие изменения на территориях, которые раньше было сложно анализировать отдельно. Это особенно важно для сельскохозяйственных районов и быстрорастущих городов, где устойчивость водоснабжения во многом зависит от состояния подземных источников.
Следующий спутник миссии GRACE Continuity планируется запустить в 2028 году. Продолжение наблюдений должно помочь ученым точнее отслеживать изменения запасов пресной воды и оценивать долгосрочные последствия ее использования человеком.
Исследование провели специалисты Центра космических полетов имени Годдарда NASA. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
