Введение
Editors’ Vox — это блог из отдела публикаций Американского геофизического союза (AGU). В недавней статье, опубликованной в журнале Reviews of Geophysics, рассматриваются факторы, вызывающие оседание земель, его темпы и последствия по всему миру. Обсуждается необходимость улучшения представления процессов и учёта взаимодействия между оседанием земель и климатическими экстремумами, включая их влияние на модели и оценку рисков.
Мы попросили ведущего автора объяснить концепцию оседания земель, его последствия и будущие направления, необходимые для улучшения смягчения последствий.
Что такое оседание земель?
Оседание земель (ОЗ) — это относительное опускание или снижение уровня земной поверхности. ОЗ — это актуальная глобальная проблема, требующая принятия мер, поскольку оседание может негативно влиять на инфраструктуру, людей и окружающую среду в различных ландшафтах и климатических условиях (рис. 1).
Оно может быть вызвано одним или несколькими природными процессами и/или деятельностью человека, которые в совокупности вызывают локальные или обширные деформации грунта. Дифференциальное ОЗ приводит к растрескиванию и прогибу конструкций и дорог. ОЗ также может снизить водозапасающую способность водоносных горизонтов. Примечательно, что ОЗ может быть обратимым (например, естественные колебания уровня грунтовых вод) или постоянным (например, перерасход, вызывающий необратимое уплотнение).
Рисунок 1. Сообщается о темпах и движущих силах ОЗ по всему миру на основе литературы. (а) Карта основных движущих сил ОЗ (цвета) с указанием средних (кружки) и максимальных (треугольники) скоростей (размер фигур). Общая цветовая схема (показана на (б)) разграничивает основные причины ОЗ на (а) и (б). (б) 50 крупнейших средних скоростей ОЗ для глобальных местоположений (пронумерованы вдоль оси x и перечислены выше). Скорости ОЗ часто нелинейны, зависят от времени и происходят в различных временных масштабах. Показанные скорости не всегда наблюдались или оценивались за один и тот же период времени. Источник: Huning et al. [2024], рисунок 1.
Почему важно понимать и отслеживать оседание земель?
Существуют различные факторы и физические процессы, вызывающие ОЗ, которые взаимодействуют друг с другом (рис. 1). ОЗ часто тесно связана со спросом на природные ресурсы, который увеличивается с ростом урбанизации и мегаполисов. Близость ОЗ к критически важной инфраструктуре, такой как системы водоснабжения, транспорта и коммунальных услуг, вызывает серьёзную озабоченность, поскольку ОЗ может привести к катастрофическим сбоям в работе жизненно важных объектов, отключениям и/или гибели людей.
Также существуют обратные связи между климатическими экстремумами (например, засухами, наводнениями, лесными пожарами, волнами тепла) и последствиями ОЗ, но они до конца не изучены. Хотя ОЗ является хронической угрозой, поначалу она может оставаться незамеченной, поскольку опускание обычно происходит медленно. Это влияет на восприятие риска и способствует принятию реактивных политик, правил и мер по смягчению последствий ОЗ и её последствий, а не проактивных мер.
Как учёные отслеживают и измеряют оседание земель по всему миру?
Учёные используют различные методы и технологии для измерения ОЗ, включая наземные исследования, инструментальные наблюдения под поверхностью и спутниковые наблюдения. Синтетическая апертурная радиолокация (SAR) со спутников произвела революцию в мониторинге и картографировании ОЗ. Это активная система дистанционного зондирования, которая излучает микроволновые импульсы и принимает эхо-сигналы. Такие системы могут работать в различных условиях (например, днём и ночью, в облачную погоду) и создавать изображения высокого разрешения.
С помощью SAR-информации учёные могут определить деформацию поверхности, вычисляя фазовые различия между снимками SAR в регионе с помощью таких методов, как интерферометрический SAR (InSAR). Наблюдения на основе SAR обычно используются для оценки воздействия на сельское хозяйство, структурную целостность и управление ресурсами.
Каковы основные естественные и антропогенные движущие силы оседания земель?
Естественно возникающие процессы и деятельность человека могут независимо вызывать ОЗ или усиливать существующие темпы ОЗ (рис. 2). Некоторые примеры естественных движущих сил ОЗ включают: естественную консолидацию, вулканическую или тектоническую активность, сезонные колебания уровня грунтовых вод и разложение органического материала в почве.
Извлечение природных ресурсов (например, ископаемого топлива, подземных вод), удаление водно-болотных угодий и торфяников, а также нагрузки, связанные с быстрой урбанизацией, служат примерами деятельности человека, способствующей ОЗ. Добыча природных ресурсов является ведущим антропогенным фактором, вызывающим ОЗ (рис. 1), который часто возрастает с увеличением численности населения.
Также экстремальные явления, такие как лесные пожары или волны тепла, могут спровоцировать ОЗ в районах вечной мерзлоты, оттаивая слой вечной мерзлоты, изменяя структуру почвы и высвобождая парниковые газы, которые ускоряют потепление.
Рисунок 2. Схема, иллюстрирующая обратные связи и последствия оседания земель, экстремальных явлений и деятельности человека. Источник: Huning et al. [2024], рисунок 3.
Как прогнозируется изменение оседания земель в будущем?
Оценка будущих темпов ОЗ является сложной задачей. Прогнозирование человеческой деятельности, приводящей к ОЗ, и эффективности усилий по восстановлению и смягчению последствий затруднено, неопределённо и изменчиво. Прогнозы ОЗ также зависят от других факторов (например, инвестиций в инфраструктуру, изменений в землепользовании и растительном покрове). Они усложняются неопределёнными прогнозируемыми гидрологическими переменными, такими как осадки.
Тем не менее ожидается, что всё больше людей будут подвержены воздействию ОЗ, а экономические потери в будущем возрастут. Повышение уровня моря (ПУМ), повышение температуры и экстремальные явления часто усугубляют ОЗ. Оседающие прибрежные районы и дельты сталкиваются с более высоким риском затопления из-за совокупного эффекта ПУМ. Ожидается, что экстремальные явления и последствия ОЗ будут всё больше влиять друг на друга (рис. 2–3) по мере усиления экстремумов (например, засухи) при потеплении.
Какие дополнительные исследования, данные или моделирование необходимы для отслеживания и смягчения последствий оседания земель и его воздействия?
Для более точной оценки темпов, масштабов и последствий ОЗ необходимы интегрированные модели, включающие несколько факторов и процессов, вызывающих ОЗ. Дополнительные данные и исследования необходимы для понимания взаимодействия экстремальных явлений, инфраструктуры, климатических тенденций и деятельности человека с динамикой и последствиями ОЗ (рис. 3) и для информирования усилий по смягчению последствий ОЗ.
Улучшенное климатическое моделирование, методы управления и оценки рисков требуют более точного представления обратных связей, выбросов углерода и процессов ОЗ. Такие достижения требуют точных, более длительных и пространственных наблюдений и анализов с улучшенным пониманием процессов.
Глобальное внедрение последовательных систем мониторинга и отчётности также поддержит такие усилия, приведёт к новому пониманию наблюдений ОЗ и регионов, подверженных риску ОЗ, усиленного наводнениями и т. д. Междисциплинарные усилия помогут преобразовать науку в действия, направленные на снижение опасности и рисков, связанных с ОЗ.
— Лори С. Хунинг (laurie.huning@csulb.edu, 0000-0002-0296-4255), Калифорнийский государственный университет, Лонг-Бич, Соединённые Штаты Америки.
Примечание редактора: политика публикаций AGU заключается в том, чтобы приглашать авторов статей, опубликованных в Reviews of Geophysics, написать краткое изложение для Eos Editors’ Vox.
Цитирование: Хунинг, Л. С. (2025), Рост обеспокоенности последствиями климатических экстремумов и оседания земель, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO255019. Опубликовано 9 июня 2025 года.
Эта статья не представляет собой мнение AGU, Eos или каких-либо его аффилированных лиц. Это исключительно мнение автора (авторов).
Текст © 2025. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0.
За исключением случаев, когда указано иное, изображения защищены авторским правом. Любое повторное использование без явного разрешения владельца авторских прав запрещено.