Какой объем воды в озерах на Земле? Используя математический анализ, исследователь Дэвид Сикелл из Университета Умео в Швеции и его американские коллеги теперь предполагают, что средняя глубина озер на 30 процентов ниже, чем предполагалось ранее. Более мелкие озера означают меньшее количество пресной воды и имеют последствия для нашего понимания изменения климата и углеродного цикла. Результаты опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
По нашим оценкам, около 190 000 км3, что является очень небольшим количеством воды. Для сравнения, океан содержит 1,3 миллиарда км3 воды. Если бы мы слили воду всех озер на Земле вместе в одно большое озеро, то средняя глубина озера составила бы 42 метра. Средняя глубина океана составляет 3 682 метра», - говорит Дэвид Сикелл, доцент кафедры экологии и наук об окружающей среде и Центра исследования климатических воздействий (CIRC) Университета Умео в Швеции.
Возможный вывод: если озера мельче, они выделяют в атмосферу больше метана, чем предполагалось ранее.
Измерение объема озер на Земле кажется простой задачей. Тем не менее, проблемы с проведением измерений в глобальном масштабе огромны. Спутники могут измерять объем очень больших озер, таких как, например, озеро Веттерн в Швеции или озеро Верхнее в Соединенных Штатах и Канаде, но измерение десятков миллионов небольших озер, разбросанных по поверхности Земли, требует длительной полевой работы. Обычно используемый метод - определение местоположения с помощью GPS и эхолота с лодки. От исследователя требуется грести по озеру, пока он или она не наберет большое количество глубин. Глубины и координаты позже используются для построения батиметрических карт, из которых можно получить объем и среднюю глубину. Этот подход хорошо работает для небольших озер, но является дорогостоящим из-за трудоемкого процесса, и только небольшое количество озер может быть нанесено на карту.
До сих пор было сделано несколько оценок объема пресной воды в озерах на Земле, а те, которые существуют, сильно различаются и обычно представлены без каких-либо данных или методов.
Мы решили использовать теоретический подход. Мы предположили, что поверхность Земли является самоаффинной. Это в основном означает, что если вы увеличиваете и уменьшаете масштаб поперечного сечения поверхности Земли, статистические характеристики вертикальная топография предсказуема на основе фактора растяжения», - говорит Дэвид Сикелл.
Исследователи оценили свою модель с измеренными объемами из тысяч озер в различных ландшафтах. Предположения оказались точными, и на основе этой модели исследователи смогли вывести теоретическое соотношение объема и площади.
Мы смогли использовать модель для оценки среднего объема озер на каждой заданной площади поверхности озера, а также для вариаций объема озер с одинаковой площадью поверхности. Учитывая общую площадь поверхности озер на Земле - которые на самом деле могут быть точно зафиксированы спутником даже для небольших озер - теперь мы смогли оценить общий объем и оценить неопределенность в оценке», - говорит Дэвид Сикелл.
Исследовательская группа подсчитала, что существует 184 000-199 000 км3 озерной воды. Причину различий можно объяснить тем, как подсчитываются озера и как измеряется их площадь поверхности, особенно небольших.
Большую часть озерной воды можно найти в нескольких очень крупных озерах, таких как Каспийское море, озеро Верхнее и озеро Байкал. На самом деле, около 80 процентов озерной воды содержится только в 20 крупнейших озерах.
Качество и количество воды в озере может быстро измениться из-за деятельности человека. Например, в некоторых регионах было построено много прудов и водохранилищ для декоративных целей, для орошения, для выработки электроэнергии или для хранения питьевой воды, что увеличивает объем пресной воды.
С другой стороны, некоторые крупные озера высохли и исчезли. Например, озеро Поопо в Боливии ранее имело площадь около 3 000 км2 и было одним из крупнейших озер Боливии. Из-за изменения климата и забора воды для сельскохозяйственного производства практически не остается воды, что сильно сказывается на местных сообществах. Очень похожая история может быть рассказана об Аральском море - когда-то четвертом по величине озере на Земле - где изменение климата и забор воды для нужд сельского хозяйства оставили лишь крошечную часть его прежней поверхности.
В настоящее время большое беспокойство вызывает не только количество. Качество воды крупнейших озер на Земле подвержено деградации из-за деятельности человека. Например, озеро Эри в Соединенных Штатах и Канаде площадью около 25 667 км2 подверглось загрязнению питательными веществами и вредоносному цветению водорослей. Это сделало озеро ненадежным источником питьевой воды для населения вдоль береговой линии. Как следствие, более 400 000 человек даже лишились доступа к питьевой воде из-за нейротоксинов в озерной воде, связанных с цветением водорослей в 2014 году.
«Наше исследование подчеркивает относительную нехватку озерной воды и то, как быстро деятельность человека может изменить качество и количество водных ресурсов», - говорит Дэвид Сикелл.