Tillsammans med ett värmande klimat och intensifierade mänskliga aktiviteter, den senaste tidens vattenlagring i globala landslutna bassänger har genomgått en omfattande nedgång. En ny studie visar att denna nedgång har förvärrat den lokala vattenstressen och orsakat potentiell havsnivåhöjning.

Studien, "Den senaste tidens globala nedgång i lagring av vatten i Endorheic Basin, " utfördes av ett team av forskare från sex länder och visas i det aktuella numret av Naturgeovetenskap .

"Vattenresurser är extremt begränsade i de kontinentala inlandet där strömmen inte når havet. Vetenskapligt, dessa regioner kallas endorheiska bassänger, sa Jida Wang, en geograf vid Kansas State University och studiens huvudförfattare.

"Under de senaste decennierna, vi har sett allt fler tecken på störningar i den endorheiska vattenbalansen, sa Wang, en biträdande professor i geografi. "Detta inkluderar, till exempel, det uttorkande Aralsjön, den utarmade arabiska akvifären och de retirerande eurasiska glaciärerna. Dessa bevis motiverade oss att fråga:Är den totala vattenlagringen i det globala endorheiska systemet, ungefär en femtedel av den kontinentala ytan, genomgår en nettonedgång?"

Med hjälp av gravitationsobservationer från NASA/German Aerospace Centers Gravity Recovery and Climate Experiment, eller GRACE, satelliter, Wang och hans kollegor kvantifierade en nettovattenförlust i globala endorheiska bassänger på cirka 100 miljarder ton vatten per år sedan början av det nuvarande millenniet. Detta innebär att en vattenmassa som motsvarar fem Great Salt Lakes eller tre Lake Meads försvinner varje år från de torra endorheiska regionerna.

Förvånande, denna mängd endorheisk vattenförlust är dubbelt så stor som hastigheten av samtidiga vattenförändringar över den återstående landmassan förutom Grönland och Antarktis, sa Wang. Motsats till endorheiska bassänger, de återstående regionerna är exorheiska, vilket betyder att strömflödet som härrör från dessa bassänger dräneras till havet. Exorheiska bassänger står för större delen av den kontinentala ytan och är hem för många av världens största floder, som Nilen, Amazon, Yangtze och Mississippi.

Wang noterade att signaturen för vattenlagringsförändringar i exorheiska bassänger liknar några framträdande svängningar i klimatsystemet, som El Niño och La Niña i fleråriga cykler. Dock, vattenförlusten i endorheiska bassänger verkar mindre känslig för sådan kortsiktig naturlig variation. Denna kontrast kan antyda en djupgående inverkan av långsiktiga klimatförhållanden och direkt mänsklig vattenhantering, såsom flodavledning, uppdämning och uttag av grundvatten, om vattenbalansen i de torra inlandet.

Denna endorheiska vattenförlust har dubbla konsekvenser, enligt forskarna. Det förvärrar inte bara vattenstress i de torra endorheiska områdena, men det kan också bidra till en viktig faktor av global miljöoro:höjning av havsnivån. Havsnivåhöjningen är ett resultat av två huvudorsaker:termisk expansion av havsvatten till följd av ökad global temperatur, och ytterligare vattenmassa till havet.

"Hydrosfären är masskonserverad, " sa Chunqiao Song, forskare vid Nanjing Institute of Geography and Limnology, kinesiska vetenskapsakademin, och en co-lead författare till studien. "När vattenlagringen i endorheiska bassänger är i underskott, den reducerade vattenmassan försvinner inte. Den omfördelades huvudsakligen genom ångflöde till det exorheiska systemet. När detta vatten inte längre är inlåst, det har potential att påverka havsnivåbudgeten."

Trots en observationstid på 14 år, den endorheiska vattenförlusten motsvarar en ytterligare havsnivåhöjning på 4 millimeter, studien fann. Forskarna sa att denna effekt är icke-trivial. Den står för cirka 10 procent av den observerade havsnivåhöjningen under samma period; jämför med nästan hälften av den samtidiga förlusten i bergsglaciärer, exklusive Grönland och Antarktis; och matchar hela bidraget från den globala grundvattenförbrukningen.

"Vi säger inte att den senaste tidens endorheiska vattenförlust helt har hamnat i havet, " sa Yoshihide Wada, biträdande chef för vattenprogrammet vid International Institute for Applied Systems Analysis i Österrike och medförfattare till studien. "Istället, vi visar ett perspektiv på hur betydande den senaste tidens endorheiska vattenförlust har varit. Om det kvarstår, som bortom den decadala tidsskalan, vattenöverskottet som tillförs det exorheiska systemet kan betyda en viktig källa till höjning av havsnivån."

Genom att synergisera multi-mission satellitobservationer och hydrologisk modellering, Wang och hans kollegor tillskrev denna globala endorheiska vattenförlust till jämförbara bidrag från ytan - som sjöar, reservoarer och glaciärer — såväl som markfuktighet och akviferer.

"Sådana jämförbara förluster är, dock, en aggregering av distinkta regionala variationer, " sa Wang. "I endorheiska centrala Eurasien, till exempel, ungefär hälften av vattenförlusten kom från ytan, särskilt stora terminalsjöar som Aralsjön, Kaspiska havet och Urmiasjön, och retirerande glaciärer i High Mountain Asia."

Medan glacial reträtt var ett svar på värmande temperatur, vattenförlusterna i terminalsjöarna var ett kombinerat resultat av meteorologiska torka och långvariga vattenavledningar från de ätande floderna.

Nettovattenförlusten i endorheiska Sahara och Arabien, å andra sidan, dominerades av ohållbart grundvattenuttag, enligt forskarna. I det endorheiska Nordamerika, inklusive den stora bassängen i USA, en torka-inducerad markfuktighetsförlust var sannolikt ansvarig för det mesta av den regionala vattenförlusten. Trots en mindre omfattning, ytvattenförlusten i Stora Saltsjön och Saltonhavet var med en betydande hastighet på 300 miljoner ton per år, som delvis inducerades av mineralbrytning och avledningsbaserad bevattning.

"Vattenförlusterna från världens endorheiska bassänger är ytterligare ett exempel på hur klimatförändringarna ytterligare torkar ut de redan torra och halvtorra områdena på jorden. Samtidigt, mänskliga aktiviteter såsom utarmning av grundvatten påskyndar denna torkning avsevärt, sa Jay Famiglietti, chef för Global Institute of Water Security, Kanada 150 forskarstol i hydrologi och fjärranalys vid University of Saskatchewan, Kanada och medförfattare till studien.

Wang sa att teamet vill förmedla tre takeaway-meddelanden från sin forskning.

"Först, vattenlagring i det endorheiska systemet, om än begränsad i total massa, kan dominera vattenlagringstrenden i hela markytan under åtminstone decennier, " sa Wang. "För det andra, den senaste tidens endorheiska vattenförlust är mindre känslig för naturliga variationer i klimatsystemet, föreslår ett möjligt svar på långsiktiga klimatförhållanden och mänsklig vattenförvaltning.

"Tredje, en sådan vattenförlust i det endorheiska systemet har dubbla konsekvenser, både till regional vattenhållbarhet och global havsnivåhöjning, ", sade han. "Dessa meddelanden belyser den underskattade betydelsen av endorheiska bassänger i vattnets kretslopp och behovet av en förbättrad förståelse för förändringar av vattenlagring i det globala inlandet."