2 миллиарда человек в мире подвергаются риску оседания почвы
Оседание земли — это геологическая опасность, вызванная внезапным или постепенным (от нескольких лет до десятилетий) опусканием земной поверхности из-за удаления подповерхностного материала. Это может быть связано с множеством факторов, как природных (таких как землетрясения, вулканическая деятельность и уплотнение мелкозернистых рыхлых отложений), так и антропогенных (например, горные работы и забор подземных вод).
Оседание земли представляет собой серьезную проблему в городских зонах, где оно может привести к обрушению зданий и повреждению инфраструктуры, оно может стать угрозой для жизни людей.
Ключевым фактором, вызывающим проседание в густонаселенных районах, является забор грунтовых вод. При этом удалятся вода, хранящаяся в пористых подземных слоях, затем она транспортируется для использования людьми и орошения в сельском хозяйстве. Это приводит к уплотнению грунта.
В новом исследовании, проведенном учеными Горной школы Колорадо, показана значительная положительную корреляцию между скоростью забора подземных вод и проседанием почвы. Это означает, что эти управления водными ресурсами должны приложить усилия для смягчения этой геологической опасности.
Ученые обратились к глубокому обучению искусственного интеллекта, чтобы предсказать масштабы оседания суши во всем мире. Подчеркивая значимость своего исследования, доктор Цимур Давиденко и доктор Пейман Тахмасеби заявили: «Оседание земель — это разрушительное явление, которое наносит ущерб инфраструктуре и водоносным горизонтам, и подвергает опасности человеческие жизни. Рост населения сыграл решающую роль в добыче ресурсов, что привело к к таким масштабам проседания».
Ученые так описали свои главные выводы: «На основе наших исследований мы поняли, что в разных странах существует совсем немного локальных исследований, изучающих проседание земель, но недостаточно исследований в глобальном масштабе. Используя современные методы моделирования, мы представили первую глобальную карту темпов проседания, которую можно использовать для изменения политики управления подземными водами и смягчения последствий».
ИИ моделирование проседания почвы
Исследователи использовали существующие данные исследований оседания земель и дистанционного зондирования для создания набора обучающих данных, состоящего из 46 000 сценариев оседания. Наряду с выбором из 23 климатических, географических и топографических комплексов условий (включая осадки, состав почвы, толщину отложений и уклон) они использовали для обучения модели ИИ, которая смогла оценить общую площадь земли, подверженной риску проседания, и количество населения в этих зонах.
Ученые определили, что более 6,3 миллиона км2 поверхности Земли (~ 5% от общей площади суши в мире) подвержены таким темпам оседания, которые считаются достаточно значительными, чтобы нанести ущерб и требуют стратегий смягчения последствий — эта скорость превышает 5 мм/год. Из 6,3 млн км2 231 тыс км2 приходится на городские районы, где общая численность населения составляет около 2 миллиардов человек (25% мирового населения). расположенных в этих зонах высокого риска.
Модель ИИ определила, что забор грунтовых вод является основным показателем проседания земли. На проседание почвы также влияют землетрясения, осадки (они наоборот — пополняют подземные воды), толщина осадочных пород (более крупные образования имеют больше возможностей для уплотнения и оседания), средняя температура самых теплых месяцев (это важно для засушливых и полузасушливых регионов), содержания глины в почве.
Учитывая, что забор подземных вод является основной причиной оседания ученые предлагают меры, с помощью которых зависимость населения Земли от подземных источников воды может быть смягчена: «Чтобы свести к минимуму зависимость от подземных вод, необходимо повысить эффективность использования воды населением и стимулировать сельскохозяйственные методы, которые оптимизируют потребление воды».
Ученые предлагают постепенно отказаться от добычи подземных вод, по крайне мере в густонаселенных районах: «Постепенный отказ от добычи подземных вод можно восполнить очищением сточных вод, сбором дождевой воды и управлением ливневыми водами. Однако при переходе следует также учитывать пространственные ограничения для размеров накопительных водоемов и экономическую целесообразность опреснения морской воды».
Согласно модели, Южная Азия имеет наибольшую площадь земель, находящихся под угрозой оседания (2,2% ее общей площади испытывают темпы оседания более 50 мм/год). Здесь же живет наибольшее количество людей, которые будут затронуты таким быстрым опусканием почвы — около 20 миллионов человек.
