Здесь исследователи сравнивают наблюдаемое полярное движение (красная стрелка, «OBS») с результатами моделирования без (пунктирная синяя стрелка) и с учетом (сплошная синяя стрелка) перераспределения массы подземных вод. Модель с перераспределением массы подземных вод гораздо лучше соответствует наблюдаемому движению полюсов, сообщая исследователям величину и направление влияния подземных вод на вращение Земли.
Авторы и права: Письма о геофизических исследованиях (2023 г.). DOI: 10.1029/2023GL103509

Один подход связан с полюсом вращения Земли, который является точкой, вокруг которой вращается планета. Он движется во время процесса, называемого полярным движением, когда положение полюса вращения Земли меняется относительно земной коры. Распределение воды на планете влияет на распределение массы. Подобно добавлению небольшого веса к волчку, Земля вращается немного по-другому, когда вода движется вокруг.

«Полюс вращения Земли на самом деле сильно меняется», — сказал Ки-Веон Сео, геофизик из Сеульского национального университета, который руководил исследованием. «Наше исследование показывает, что среди причин, связанных с климатом, перераспределение грунтовых вод на самом деле оказывает наибольшее влияние на дрейф полюса вращения».

Способность воды изменять вращение Земли была обнаружена в 2016 году, и до сих пор конкретный вклад подземных вод в эти вращательные изменения не изучался. В новом исследовании исследователи смоделировали наблюдаемые изменения дрейфа полюса вращения Земли и движения воды — сначала рассматривая только ледяные щиты и ледники, а затем добавляя различные сценарии перераспределения грунтовых вод.

Модель соответствовала наблюдаемому полярному дрейфу только после того, как исследователи включили 2150 гигатонн перераспределения подземных вод. Без него модель отклонялась на 78,5 сантиметра (31 дюйм), или 4,3 сантиметра (1,7 дюйма) в год.

«Я очень рад найти необъяснимую причину смещения полюсов вращения», — сказал Сео. «С другой стороны, как житель Земли и отец, я обеспокоен и удивлен, увидев, что откачка грунтовых вод является еще одним источником повышения уровня моря».

«Это хороший вклад и, безусловно, важная документация», — сказал Сурендра Адхикари, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения, который не участвовал в этом исследовании. Адхикари опубликовал статью 2016 года о перераспределении воды, влияющем на дрейф вращения. «Они количественно оценили роль откачки грунтовых вод в движении полюсов, и это довольно важно».

Расположение грунтовых вод имеет значение для того, насколько сильно они могут изменить полярный дрейф; перераспределение воды из средних широт оказывает большее влияние на полюс вращения. В течение периода исследования наибольшее количество воды было перераспределено в западной части Северной Америки и северо-западной Индии, как в средних широтах.

По словам Сео, попытки стран замедлить темпы истощения грунтовых вод, особенно в этих уязвимых регионах, теоретически могут изменить изменение дрейфа, но только в том случае, если такие подходы к сохранению сохранятся в течение десятилетий.

Полюс вращения обычно меняется примерно на несколько метров в течение года, поэтому изменения из-за откачки грунтовых вод не несут риска смены сезонов. Но в масштабах геологического времени полярный дрейф может оказать влияние на климат, сказал Адхикари.

Следующим шагом в этом исследовании может стать взгляд в прошлое.

«Наблюдение за изменениями полюса вращения Земли полезно для понимания изменений запасов воды в континентальном масштабе», — сказал Сео. «Данные о движении полюсов доступны еще с конца 19 века. Таким образом, мы потенциально можем использовать эти данные для понимания изменений запасов континентальной воды за последние 100 лет. Были ли какие-либо изменения гидрологического режима в результате потепления климата?».