南非部分地区每年抬升 2 毫米，竟因缺水而非地幔活动

IT之家 5 月 11 日消息，波恩大学的科学家发现，南非部分地区正在缓慢抬升，每年上升速度可达两毫米。然而，这一现象并非由地球深部活动引起，而是与严重的干旱和地下水流失相关。这一发现挑战了此前关于地幔流动导致地面抬升的传统观点，相关研究成果已发表于《地球物理研究杂志：固体地球》。

据IT之家了解，南非拥有一个全球导航卫星系统（GNSS）基站网络，用于监测地面高程变化。数据显示，从 2012 年到 2020 年，南非部分地区地面高程上升了约六毫米。此前，许多科学家认为这种上升是由于地幔流动和动态地形变化所致，推测是来自地球深部的热物质柱（地幔柱）推动地面抬升。然而，波恩大学的研究团队提出了另一种可能性：干旱导致的水流失是否才是地面抬升的真正原因？

研究团队由马坎・卡雷加博士（Dr. Makan Karegar）领导，他们分析了 2000 年至 2021 年的每日 GPS 高度数据，并采用单谱分析（SSA）技术过滤噪声，专注于长期趋势。为了深入了解水在地面运动中的作用，研究团队通过网格系统估算水质量负荷，即水的重量对地球表面的影响，并基于初步地球参考模型（PREM）进行计算，该模型描述了地球对变化的响应机制。

研究结果显示，水流失与地面抬升之间存在紧密关联。美国宇航局（NASA）的重力恢复与气候实验（GRACE）卫星任务数据也支持了这一结论，GRACE 卫星通过测量与水储量变化相关的重力变化，揭示了水流失最严重的地区也是地面抬升最快的区域。尽管 GRACE 提供的数据分辨率较低，但其结果与 GPS 估算的水储量以及水文模型高度相关，月度相关性可达 90% 至 94%，长期趋势的相关性也达到 46% 至 53%。这些数据进一步证明，干旱导致的水流失是南非地面抬升的主要原因。

研究解释称，当水从土地中流失时，地表会像被挤压后松开的泡沫球一样重新膨胀。在干旱发生之前，地下水的压力曾使土地保持压缩状态，而随着这些地下水储备的枯竭，地壳开始抬升。

这一发现有望帮助科学家通过 GPS 接收器监测干旱的严重程度，因为 GPS 能够提供地下水枯竭的准确信息。全球大部分淡水都储存在地下，因此这些测量数据可以为水资源短缺提供早期预警。南非曾经历过严重的水资源危机，包括 2015 年至 2019 年的干旱，当时开普敦几乎面临“零日”危机，即水龙头可能完全干涸。随着气候变化对降水模式的影响，未来水资源短缺的风险仍然很高。

卡雷加博士表示：“这些数据表明，地面抬升主要可以用水量流失来解释。”研究人员希望这种方法能够帮助政策制定者更好地制定水资源利用决策，特别是在水资源匮乏的地区。

通过研究环境变化对土地的影响，科学家可以改进水资源管理策略，并更好地应对未来的挑战。如果干旱持续，南非的地面抬升现象可能会成为一个更加明显的水资源危机预警信号。