Карты опасностей используют предполагаемое повышение уровня моря из-за изменения климата, чтобы определить риск затопления для сегодняшней береговой линии, но не принимают во внимание то, что некоторые земли тонут. Тщательное исследование оседания воды вокруг залива Сан-Франциско показывает, что по консервативным оценкам повышения уровня моря к 2100 году району будет угрожать опасность затопления в два раза больше, чем предполагалось ранее. Некоторые свалки оседают на 10 мм в год, угрожая аэропорту и некоторым частям Силиконовой долины.
По прогнозам, повышение уровня моря приведет к затоплению многих прибрежных районов вокруг залива Сан-Франциско к 2100 году, но новое исследование предупреждает, что опускание суши - в первую очередь уплотнение свалки в таких местах, как Остров Сокровищ и Фостер-Сити - сделает наводнения даже хуже.
Используя точные измерения оседания в районе залива в период с 2007 по 2011 год с помощью современного спутникового радара с синтезированной апертурой (InSAR), ученые из Калифорнийского университета в Беркли и Университета штата Аризона нанесли на карту из прибрежных районов, которые будут затронуты различными оценками повышения уровня моря к концу века.
Они обнаружили, что, в зависимости от того, насколько быстро поднимается уровень моря, районы, подверженные риску затопления, могут быть в два раза больше, чем было рассчитано только по повышению уровня моря.
Предыдущие исследования, в которых не принималось во внимание оседание воды, показали, что от 20 до 160 квадратных миль (от 51 до 413 квадратных километров) береговой линии залива Сан-Франциско к 2100 году может оказаться под угрозой затопления, в зависимости от того, насколько быстро уровень моря поднимается.
Добавив эффекты оседания грунта вдоль береговой линии, ученые обнаружили, что площадь, которой угрожает подъем морской воды, увеличилась до 48-166 квадратных миль (от 125 до 429 квадратных километров).
«Мы рассматриваем только сценарий, в котором мы поднимаем воду в ванне немного выше и смотрим, где будет стоять уровень воды», - сказал старший автор Роланд Бюргманн, профессор Калифорнийского университета в Беркли по науке о Земле и планетах. «Но что, если у нас будет 100-летний шторм, или королевские приливы, или другие сценарии пикового изменения уровня воды? Мы предоставляем среднее значение; фактическая площадь, которая будет затоплена пиковыми дождями, стоком и штормовыми нагонами, намного больше."
Эти данные помогут государственным и местным агентствам планировать будущее и предоставлять улучшенные карты опасностей для городов и агентств по реагированию на чрезвычайные ситуации.
«Точное измерение вертикального движения суши является важным компонентом для разработки надежных прогнозов воздействия наводнений на прибрежные сообщества во всем мире», - сказал Патрик Барнард, геолог-исследователь из Университета США. S. Геологическая служба в Менло-Парке. «Эта работа является важным шагом вперед в предоставлении менеджерам прибрежных районов все более подробной информации о последствиях изменения климата и, следовательно, напрямую поддерживает принятие обоснованных решений, которые могут смягчить последствия в будущем».
Минимальные оценки наводнений отражают консервативные прогнозы повышения уровня моря к 2100 году: примерно на полтора фута. Однако теперь это ставится под сомнение, поскольку ледяные щиты в Гренландии и Западной Антарктиде тают быстрее, чем ожидали многие ученые. Сегодня, по некоторым экстремальным оценкам, высота достигает пяти с половиной футов.
Тем не менее, оседание, которое, по мнению геологов, в некоторых районах достигает 10 миллиметров в год, в крайних случаях не имеет большого значения, отметил Бюргманн. Большая часть залива оседает менее чем на 2 миллиметра в год.
«Земля опускается, уровень моря поднимается, и паводковые воды уходят гораздо дальше вглубь суши, чем любое из этих изменений могло бы произойти само по себе», - сказал первый автор Манучер Ширзаи, бывший постдокторант Калифорнийского университета в Беркли, который сейчас является доцентом в Школы исследования Земли и космоса ASU и член группы НАСА по планированию изменения уровня моря.
Shirzaei и Bürgmann опубликуют свои выводы 7 марта в онлайн-журнале Science Advances.
Объединение InSAR и GPS
InSAR, что означает интерферометрический радар с синтезированной апертурой, буквально изменил наше представление о земном ландшафте благодаря своей способности измерять высоты с точностью до одного миллиметра или четырехсотых дюйма от орбиты Земли. По его словам, хотя он использовался для картирования ландшафтов по всему миру - Бюргманн использовал данные InSAR для картирования оползней в Беркли и оседания земель в округе Санта-Клара - возможно, это первый раз, когда кто-то объединил такие данные с будущими оценками уровня моря. Команда использовала непрерывный GPS-мониторинг района залива, чтобы связать данные InSAR с оценками уровня моря.
«Наводнение из-за повышения уровня моря явно является проблемой во многих прибрежных городских районах», - сказал Бюргманн. «Этот вид анализа, вероятно, будет актуален во всем мире и может быть расширен до гораздо большего масштаба».
В районе залива одним из районов, находящихся под угрозой исчезновения, является остров сокровищ, который расположен в заливе на полпути между Сан-Франциско и Оклендом и был создан на свалке для Международной выставки «Золотые ворота» 1939 года. Он тонет со скоростью от половины до трех четвертей дюйма (от 12 до 20 миллиметров) в год.
Прогнозы для международного аэропорта Сан-Франциско показывают, что, когда оседание земли сочетается с прогнозируемым повышением уровня моря, к 2100 году вода покроет примерно половину взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек аэропорта. Части Фостер-Сити были построены в 1960-х годах на спроектированных свалка, которая в настоящее время оседает, что представляет риск затопления к 2100 году.
Однако не все районы, находящиеся под угрозой исчезновения, являются свалками. Области, где ручьи и реки отложили ил, когда они впадают в залив, также оседают, частично из-за уплотнения и частично из-за их высыхания. Другие районы оседают из-за откачки грунтовых вод, что истощает водоносный горизонт и позволяет земле опускаться. В начале 20-го века долина Санта-Клара в южной части залива Сан-Франциско просела на целых девять футов (три метра) из-за истощения грунтовых вод, хотя это стабилизировалось из-за ограничений на откачку.
Ширзаи отметил, что наводнения - не единственная проблема, связанная с повышением уровня моря и опусканием суши. Когда ранее засушливые земли затапливаются, это вызывает загрязнение поверхностных и подземных вод соленой водой и ускоряет береговую эрозию и потерю водно-болотных угодий.
Работа была поддержана Национальным научным фондом, Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства и Научной обсерваторией птиц Пойнт-Рейес.