چرا محور زمین ۸۰ سانتی‌متر تغییر کرد؟

پمپاژ بیش‌از‌حد آب زیرزمینی محور زمین را کج کرده است‌ و در افزایش سطح جهانی دریاها نقش داشته است. یک مطالعه که در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده نشان می‌دهد که استخراج آب‌های زیرزمینی نقش مهمی در جابه‌جایی قطب چرخشی زمین بازی می‌کند و از سایر عوامل مرتبط با اقلیم مؤثرتر است.

آب‌های زیرزمینی، به‌عنوان یک منبع حیاتی و در‌عین‌حال پنهان، از کشاورزی، آب آشامیدنی و صنایع حمایت می‌کند. با‌این‌حال، تخلیه آن پیامدهای گسترده‌ای را به همراه دارد که بر اکوسیستم‌ها، سطح دریاها و ثبات سیاره اثر می‌گذارد. مدیریت پایدار آب برای رسیدگی به این چالش رو به رشد و کاهش اثرهای تغییرات اقلیمی حیاتی است.

پمپاژ آب زیرزمینی باعث توزیع مجدد جرم در سامانه زمین می‌شود که بر پویایی چرخشی سیاره اثر می‌گذارد. حرکت آب از مخازن زیرزمینی به سطح و ورود آب به اقیانوس‌ها، توزیع جرم را در سراسر کره زمین تغییر می‌دهد. این توزیع مجدد با ایجاد تغییر در قطب چرخشی بر چرخش زمین اثر می‌گذارد. تحقیقات نشان می‌دهد که مناطق عرض جغرافیایی میانی، که در آن کاهش قابل توجهی از آب‌های زیرزمینی رخ می‌دهد -مانند غرب آمریکای شمالی و شمال غربی هند‌- در مقایسه با سایر مناطق‌ اثر بارزتری بر جابه‌جایی قطبی دارند.

بین سال‌های ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۰، پمپاژ آب زیرزمینی مسئول تقریبا 6.24 میلی‌متر افزایش سطح آب‌های جهانی بوده است. این سهم زمانی قابل توجه است که عوامل دیگری مانند ذوب یخچال‌ها و ورقه‌های یخ را در نظر بگیریم. قبلا تصور می‌شد ذوب یخ‌ها محرک‌های اصلی تغییرات سطح دریا هستند.

اثرهای فوری بر الگوهای اقلیمی فصلی به دلیل پمپاژ آب زیرزمینی مشهود نیست، ولی پیامدهای بلندمدت این موضوع بر اقلیم در مقیاس‌های زمانی زمین‌شناختی اثر می‌گذارد.

بر‌اساس مقاله منتشره طی دو دهه، پمپاژ بی‌امان آب‌های زیرزمینی، زمین را به میزان شگفت‌انگیز ۸۰ سانتی‌متر کج کرده است. برای در نظر گرفتن این موضوع، این توزیع مجدد آب حدود ۰.۶ سانتی‌متر به افزایش سطح جهانی دریاها انجامید. در میان عوامل مرتبط با اقلیم، توزیع مجدد آب‌های زیرزمینی مهم‌ترین اثر را بر تغییر قطب چرخشی زمین دارد. در این تحقیق نشان داده شد که از سال۱۹۹۳ تا ۲۰۱۰ طی ۱۸ سال حدود دوهزارو 150 گیگاتن (میلیارد مترمکعب) آب زیرزمینی در زمین استخراج شده است.

برخلاف رودخانه‌ها و دریاچه‌ها، آب‌های زیرزمینی از دید پنهان هستند و به عنوان ذخیره آب نامرئی طبیعت عمل می‌کنند. این منبع نقش حیاتی در چرخه آب ایفا می‌کند. نحوه تکان‌های سیاره تحت اثر فعالیت‌های ما‌ست. اگر توپی را روی انگشت خود بچرخانید و بتوانید توپ را متعادل نگه دارید، به طور مساوی در امتداد محور خود می‌چرخد. اما اگر کمی وزن به یک قسمت از توپ اضافه کنید یا از قسمتی دیگر بردارید، توپ به‌سرعت نامتعادل می‌شود، می‌لرزد و محور چرخش خود را تغییر می‌دهد. محور چرخش زمین نیز می‌چرخد‌ و قطب شمال آن هر سال دایره‌ای به عرض تقریبا ۱۰ متر را ترسیم می‌کند. مرکز این لرزش نیز در دراز‌مدت تغییر می‌کند. اخیرا سالانه حدود ۹ سانتی‌متر در جهت ایسلند کج شده است‌. به نظر می‌رسد‌ حذف آب‌های زیرزمینی نقش بزرگ‌تری در آن دوره نسبت به رهاسازی آب ذوب از یخ در گرینلند یا قطب جنوب داشته است.

بیشتر آب در عرض‌های جغرافیایی میانی شمالی‌ در نقاط داغ کاهش آب‌های زیرزمینی مانند شمال غربی هند، ایران و غرب ایالات متحده حذف شده است. اگر بیشترین تخلیه آب نزدیک‌تر به استوا یا قطب‌ها رخ می‌داد، اثر آن کمتر بود. توجه شود که در مقیاس‌های زمانی زمین‌شناسی، جابه‌جایی قطبی می‌تواند بر اقلیم اثر بگذارد.

از سوی دیگر مشاهده تغییرات در قطب چرخشی زمین برای درک تغییرات ذخیره آب در مقیاس قاره مفید است. داده‌های حرکت قطبی از اواخر قرن نوزدهم در دسترس است‌. بنابراین، ما به طور بالقوه می‌توانیم از این داده‌ها برای درک تغییرات ذخیره آب قاره‌ای در طول 100 سال گذشته استفاده کنیم. حال این سؤال مهم مطرح است که آیا تغییراتی در رژیم هیدرولوژیکی زمین ناشی از گرم‌شدن اقلیم زمین وجود داشته است؟ حرکت قطبی می‌تواند به این مورد پاسخ‌گو باشد.

کشور ما ایران نیز به دلیل اقلیم خشک و افزایش تقاضای جمعیت با چالش‌های چشمگیری در زمینه منابع آبی مواجه است. از اواخر قرن بیستم، به‌ویژه از دهه 60 شمسی به بعد، اتکای قابل توجهی به آب‌های زیرزمینی برای رفع نیازهای کشاورزی، صنعتی و خانگی وجود داشته است. بر‌اساس اعلام شرکت مدیریت منابع آب ایران در ۹ بهمن ۱۴۰۲، بیش از ۸۰۰ هزار حلقه چاه آب مجاز و غیرمجاز در نقاط مختلف کشور وجود دارد که در مجموع سالانه حدود ۴۵ میلیارد مترمکعب از منابع آب زیرزمینی را استخراج می‌کنند که این رقم معادل ۵۵ درصد از کل مصرف آب کشور در یک سال است. برداشت از سال ۱۳۶۰ تا ۱۴۰۳ متناسب با جمعیت ایران ارزیابی شده و حجم کل آب زیرزمینی پمپاژ‌شده در این چهار دهه حدود هزارو 520 میلیارد متر‌مکعب است طی ۴۴ سال از آب‌های زیرزمینی برداشت شده است.