Согласно новому исследованию, люди могут добавлять большое количество углекислого газа в атмосферу, используя подземные воды быстрее, чем они пополняются. Согласно новому исследованию, этот процесс, известный как истощение грунтовых вод, выбрасывает в атмосферу значительное количество углекислого газа, который до сих пор не учитывался учеными при расчете источников углерода.
По оценкам авторов исследования, истощение грунтовых вод в Соединенных Штатах может быть причиной ежегодного выброса в атмосферу 1,7 миллиона метрических тонн (3,8 миллиарда фунтов) углекислого газа.
Исходя из этих цифр, истощение подземных вод должно войти в число 20 основных источников выбросов углерода, задокументированных Агентством по охране окружающей среды США (EPA) и Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC). Это будет означать, что углекислый газ, выделяемый в результате истощения грунтовых вод, сравним с углеродом, образующимся при производстве алюминия, стекла и цинка в Соединенных Штатах, согласно авторам исследования..
«Мы были несколько удивлены тем, что это не было учтено в литературе и в оценках [EPA и IPCC]», - сказал Дэвид Хайндман, гидрогеолог из Мичиганского государственного университета в Ист-Лансинге, штат Мичиган, и его коллеги. автор нового исследования, принятого к публикации в Earth's Future, журнале Американского геофизического союза.
Воздействие истощения подземных вод на выбросы углерода является значительным, но относительно небольшим по сравнению с основными источниками, по мнению авторов. Например, по оценкам ученых, при сжигании ископаемого топлива в Соединенных Штатах ежегодно в атмосферу выбрасывается более 5 миллиардов метрических тонн (11 триллионов фунтов) углекислого газа, что почти в 3000 раз превышает количество, выбрасываемое в результате истощения грунтовых вод. Тем не менее, авторы исследования утверждают, что понимание всех источников выбросов углекислого газа важно для составления точных прогнозов изменения климата и поиска решений.
«Это не изменит наши представления о глобальном изменении климата. Это просто еще один фактор, который нам необходимо учитывать», - сказал Уоррен Вуд, гидрогеолог из Мичиганского государственного университета и соавтор нового исследования..
«Это идея, которую многие из нас немного озадачили, но я думаю, что подход здесь действительно новый», - сказал Билл Симпкинс, гидрогеолог из Университета штата Айова в Эймсе, штат Айова, который не был участвует в исследовании. «[Истощение подземных вод] определенно не является документально подтвержденным источником, который люди считают обязательным указывать в своих климатических оценках».
Углеродный цикл подземных вод
Дождь, падающий с неба, содержит такое же количество углекислого газа, как и в атмосфере. Но уровень углекислого газа в почве в 100 раз превышает уровень углекислого газа в атмосфере, потому что почвенные микробы разлагают органический углерод до углекислого газа. Когда дождевая вода попадает на землю и просачивается сквозь земные породы и отложения, вода растворяет лишний углерод, вырабатываемый этими микробами.
Если оставить на произвол судьбы, эта богатая углеродом вода остается под землей от сотен до тысяч лет, прежде чем всплыть на поверхность в океанах или пресноводных водоемах. Но сейчас люди добывают подземные воды беспрецедентными темпами, чтобы поддерживать растущее население. Одни только Соединенные Штаты ежедневно высасывают из земли почти 80 миллиардов галлонов (303 миллиарда литров) воды для снабжения питьевой водой и орошения сельскохозяйственных культур. Этого количества воды достаточно, чтобы наполнить Большое Соленое озеро в Юте пять раз в год.
Анализ воздействия истощения
Исследование Вуда в основном было сосредоточено на гидрогеологии засушливых районов, но он вспоминает, как однажды утром после кофе внезапно придумал концепцию нового исследования.«Она пришла ко мне примерно в 9:30, а к 11:30 у меня был готов первый набросок рукописи», - сказал Вуд.
В новом исследовании Вуд и Хайндман проанализировали данные об истощении подземных вод и химическом составе подземных вод, полученные Геологической службой США (USGS), чтобы рассчитать, сколько углекислого газа, вероятно, переносится из подземных вод в атмосферу каждый год.
По оценкам ученых USGS, Соединенные Штаты ежегодно истощают 25 квадратных километров (9,7 квадратных миль) подземных вод, которые содержат примерно 2,4 миллиона метрических тонн (5,2 миллиарда фунтов) бикарбоната. Затем Вуд и Хайндман консервативно предположили, что половина выделяемого бикарбоната превращается в атмосферный углекислый газ.
На основе этой информации Хайндман и Вуд подсчитали, что США ежегодно выбрасывают в атмосферу примерно 1,7 миллиона метрических тонн (3,8 миллиарда фунтов) углекислого газа в результате истощения грунтовых вод. Это больше, чем количество углекислого газа, производимого при производстве электроэнергии, используемой для питания 250 000 домохозяйств в Соединенных Штатах каждый год.
Ученые меньше знают об истощении подземных вод в глобальном масштабе, но Вуд и Хайндман предсказывают, что истощение подземных вод высвобождает от 9,7 до 13,5 миллионов метрических тонн (от 21,4 до 29,8 миллиардов фунтов) углекислого газа в атмосферу каждый год во всем мире.
«Эта связь между подземными водами и атмосферой представляет собой очень творческий и оригинальный синтез. Я не знаю никого, кто хотя бы предлагал это в прошлом», - сказал Ленни Коников, почетный ученый Геологической службы США. Опросите тех, кто не участвовал в исследовании.
Исследователи отмечают, что это исследование все еще является лишь предварительным шагом, но они надеются, что их исследование спровоцирует углубленное исследование роли углекислого газа в результате истощения подземных вод.
"Если мы сможем понять, как люди оказывают влияние, надеюсь, мы сможем сделать следующий шаг и попытаться смягчить некоторые из этих эффектов", - сказал Хайндман..