سقوط خاک
کدام کشورها با پدیده فرونشست زمین مواجه‌اند؟
نشست زمین، کاهش ارتفاع زمین است که می‌تواند ناشی از انواع نیروهای طبیعی و فعالیت‌های انسانی باشد، اما در حال حاضر عمدتاً ناشی از کاهش آب‌های زیرزمینی است. فرونشست زمین ارتباط تنگاتنگی با فعالیت‌های انسانی دارد. به ویژه، توسعه فناوری به افزایش تصاعدی تولیدات صنعتی و کشاورزی و همچنین شهرنشینی گسترده، مخصوصاً در شهرهای بزرگ منجر شده است. عملکرد این پارامترها، همراه با اثرات تغییرات آب‌وهوایی، موجب افزایش بیشتر تقاضای آب شده که بخش عمده آن با بهره‌برداری بیش از حد از سفره‌های زیرزمینی تامین شده است. بهره‌برداری بیش از حد، همراه با شرایط ژئوتکتونیکی گسترده‌تر، می‌تواند پدیده‌های شدید فرونشست زمین را در پی داشته باشد و در نتیجه آسیب‌های قابل توجهی را بر محیط فیزیکی و ساخت انسان وارد کند.
یک مطالعه اخیر نشان می‌دهد که بدتر شدن کاهش آب‌های زیرزمینی، نزدیک به یک‌پنجم جمعیت جهان را تا سال 2040 در معرض فرونشست زمین قرار می‌دهد. هنگامی که سازه‌های سفره‌های زیرزمینی، آب خود را از دست می‌دهند، شروع به فروپاشی می‌کنند و دیگر نمی‌توانند آب زیادی را ذخیره کنند. این فرآیند معمولاً غیرقابل برگشت است و آسیب زیادی به اکوسیستم‌ها، سلامت عمومی و اقتصاد در مناطق کشاورزی و شهرها وارد می‌کند.
فرونشست زمین در نتیجه کاهش منابع آب زیرزمینی، یک خطر جهانی انسان‌منشأ است که اثرات زیست‌محیطی، اجتماعی و اقتصادی ایجاد می‌کند. به گفته پژوهشگران، 19 درصد از جمعیت جهان و 12 درصد از تولید ناخالص داخلی جهانی ممکن است با احتمال بالای فرونشست مواجه شوند. فرونشست زمین یک خطر زمین‌شناسی آهسته و تدریجی است که معمولاً بر رسوبات نرم تاثیر می‌گذارد؛ به عنوان مثال، آب زیرزمینی از سفره‌های زیرزمینی پمپاژ می‌شود، این موضوع می‌تواند به‌طور دائم ظرفیت ذخیره‌سازی سیستم‌های آبخوان را کاهش دهد، به ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها آسیب برساند و خطر سیل را در مناطق آبرفتی و دشت‌های ساحلی افزایش دهد. اگرچه پدیده فرونشست در قرن گذشته در سراسر جهان مورد مطالعه قرار گرفته است، اما پژوهشگران بیشتر بر روی مطالعه محلی و حل مشکل متمرکز شده‌اند.
مناطق بالقوه فرونشست، 2 /1 میلیارد نفر و 21 درصد از شهرهای بزرگ در سراسر جهان را تهدید می‌کنند که 86 درصد از جمعیت در معرض خطر در آسیا زندگی می‌کنند. اگرچه هنوز پژوهش‌های بیشتری برای درک کامل تاثیر جهانی فرونشست زمین مورد نیاز است، تخمین زده می‌شود که میزان تاثیرپذیری اقتصاد فعلی از خطر فرونشست بالقوه، 17 /8 تریلیون دلار آمریکا یا 12 درصد از تولید ناخالص داخلی جهانی است. علاوه بر این، پژوهش‌ها نشان می‌دهد که تا سال 2040، حدود 635 میلیون نفر در مناطق مستعد سیل زندگی خواهند کرد، جایی که فرونشست زمین می‌تواند خطر سیل را افزایش دهد. ژیل ارکنز، کارشناس فرونشست زمین در دلتارس و دانشگاه اوترخت، می‌گوید: «این اعداد، نخستین برآورد ضروری از میزان قرار گرفتن در معرض خطر بالقوه جهانی و آسیب ناشی از فرونشست زمین را نشان می‌دهد. این موضوع به ما کمک می‌کند تا مناطقی را که ممکن است فرونشست زمین رخ دهد اما تاکنون به این عنوان شناخته نشده‌اند، شناسایی کنیم.» دکتر هررا گارسیا از IGME (موسسه زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی) ادعا می‌کند: «برنامه‌ریزان زمین، مدیران شهری و مقامات آب می‌توانند از این اطلاعات برای جلوگیری یا کاهش تاثیر فرونشست زمین، به ویژه در زمینه تغییرات جهانی استفاده کنند.»
فرونشست علاوه بر اینکه ظرفیت ذخیره‌سازی آبخوان را از بین می‌برد، باعث ایجاد شکاف در سطح زمین و آسیب یا تخریب ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها می‌شود؛ همچنین با کاهش ظرفیت آبخوان برای جذب آب و نزدیک‌تر شدن ارتفاع سطح زمین به سطح دریا، خطر سیل افزایش می‌یابد. فرونشست‌های ناشی از کاهش آب‌های زیرزمینی معمولاً آنقدر آهسته پیش می‌روند که از دایره توجه خارج می‌شوند، اما با گذشت ماه‌ها و سال‌ها، شروع به افزایش می‌کنند. هر سال، ارتفاع زمین می‌تواند چند اینچ در سطح وسیعی کاهش یابد. در برخی موارد، از دست دادن زمین حتی چشمگیرتر است. به عنوان مثال، جاکارتا، اندونزی، در طول یک دهه به دلیل کاهش آب‌های زیرزمینی، 8 فوت (5 /2 متر) غرق شده است و دریای جاوه شروع به احاطه ساختمان‌ها و آبگرفتگی خیابان‌ها کرده است. سطح برخی از شهرهای ایران که جمعیت آنها تنها در 50 سال گذشته دو برابر شده است، سالانه تا 10 اینچ (25 سانتی‌متر) کاهش می‌یابد. کشاورزی مسوول 70 درصد مصرف آب زیرزمینی جهان است. در نتیجه، فرونشست زمین به یک مساله بزرگ در مناطق پرآبیاری‌شده جهان تبدیل شده است.
مناطقِ به‌شدت آسیب‌پذیر
گاردین هشدار می‌دهد که فرونشست بر شهرهای ساحلی جهان تاثیر می‌گذارد که در صورت عدم اقدام ممکن است شاهد افزایش سیلاب‌های شدید باشند. پدیده‌ای که می‌تواند با خشکسالی، افزایش سطح آب دریاها و گرم شدن زمین تشدید شود. به عنوان مثال، این پدیده زمین‌شناسی، اندونزی را به برنامه‌ریزی برای انتقال پایتخت خود جاکارتا از مکان فعلی، به جزیره‌ای دیگر سوق داده است. پژوهشگر اصلی این پروژه، روبرتو توماس، توضیح می‌دهد: «در برخی از مناطق جهان، وضعیت ناشی از فرونشست زمین ناپایدار و حتی باعث جابه‌جایی شهرها شده است، همان‌طور که در اندونزی، دولت در حال بررسی جابه‌جایی پایتخت آن، جاکارتا، به جزیره بورنئو است.»
در چین، فرونشست گسترده بر شهرهای توسعه‌یافته در حوضه‌های رسوبی اصلی تاثیر می‌گذارد. در ژاپن، فرونشست چندین شهر را در طول قرن بیستم تحت تاثیر قرار داد، از جمله بیش از چهار متر فرونشست در توکیو، قبل از اینکه شیوه‌های مدیریت آب زیرزمینی باعث جلوگیری از فرونشست بیشتر شود. ایران در حال حاضر میزبان برخی از سریع‌ترین شهرهای جهان از نظر فرونشست (25 سانتی‌متر در سال) به دلیل پمپاژ آب زیرزمینی غیرقانونی است.
در اروپا، بیشترین تاثیر فرونشست در هلند رخ می‌دهد، جایی که فرونشست مسوول اصلی قرار دادن 25 درصد از سطح کشور در زیر سطح متوسط دریا و افزایش خطر سیل است. فرونشست در دشت رودخانه پو در ایتالیا در نیمه دوم قرن بیستم آغاز شد و در حال حاضر 30 درصد از جمعیت ایتالیا را تهدید کرده و به سیل‌های مکرر ساحلی در طول جزرومد شدید در ونیز کمک می‌کند. در آمریکای شمالی، کاهش شدید آب‌های زیرزمینی باعث فرونشست از دره مرکزی کالیفرنیا، با ۹ متر فرونشست در قرن گذشته، تا دشت‌های ساحلی اقیانوس اطلس و خلیج مکزیک در ایالات‌متحده می‌شود، جایی که فرونشست خطر سیل را افزایش می‌دهد. در مکزیک، نرخ فرونشست یکی از بالاترین نرخ‌ها در سرتاسر جهان است (تا 30 سانتی‌متر در سال)، که بر حوضه‌های بین‌کوهی کوچک کنترل‌شده که در آن مراکز اصلی شهری کشور توسعه یافته‌اند، تاثیر می‌گذارد و تاثیر اقتصادی مهم اما نامشخصی ایجاد می‌کند.
فرونشست با افزایش سریع جمعیت انسانی و همچنین فقدان مقررات پمپاژ آب بدتر می‌شود. این عوامل می‌توانند توضیح دهند که چرا شهرهای ایران در حال حاضر جزو سریع‌ترین مراکز شهری در جهان هستند که هر سال تا ۲۵ سانتی‌متر سقوط می‌کنند. در نیم‌قرن گذشته، جمعیت کشور بیش از دو برابر شده است، اما پمپاژ آب‌های زیرزمینی هنوز کنترل نشده است.
هلند در اروپا نیز قربانی فرونشست آب‌های زیرزمینی است و یک‌چهارم کشور را زیر سطح دریا قرار می‌دهد. با این حال، تقریبا 90 درصد از جمعیتی که در معرض این پدیده قرار دارند در آسیا زندگی می‌کنند. در اروپا، خطرناک‌ترین مناطق عمدتاً در منطقه مدیترانه قرار دارند.
مناطق شهری و مراکز کشاورزی در اقلیم خشک نیز از مناطق در معرض خطر هستند. مناطق پرجمعیت یا مناطقی که برای کشاورزی نیاز به آبیاری دارند، به این دلیل که در مکان‌هایی قرار دارند که برای مدت طولانی خشک هستند، باید آب را از زیر زمین پمپاژ کنند. در نتیجه وقتی آب را پمپ می‌کنند، تغذیه طبیعی آبخوان کمتر از حجم آبی است که بیرون می‌کشند.
خانه‌های ناامن
فرونشست زمین می‌تواند باعث ایجاد ترک در زیرساخت‌ها و ساختمان‌ها شود و آنها را ناامن کند. این تغییر شکل در برخی مناطق به ارقام بالایی می‌رسد و تا 30 سانتی‌متر در سال فرونشست اتفاق می‌افتد. با وجود این، در بیشتر موارد، روند کندتر و در حدود یک یا چند سانتی‌متر در سال است. این تغییر شکل آهسته به این معنی است که شهروندان متوجه فرونشست نمی‌شوند تا زمانی که وضعیت به شدت جدی شود و ترک‌هایی در ساختمان‌ها ظاهر شود یا سیل‌ها مانند ونیز شدیدتر و مکرر شوند. پژوهشگران هشدار می‌دهند که انتظار می‌رود این مشکل افزایش یابد. افزایش تقاضا برای آب‌های زیرزمینی مرتبط با تامین جمعیت جهان و تولیدات کشاورزی، بی‌شک شدت این پدیده را در آینده نزدیک در مناطقی که در حال حاضر فعال هستند افزایش می‌دهد و به توسعه آن در سایر مناطق مستعد، منجر می‌شود.
چه می‌توان کرد؟
پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که جمعیت و اقتصادهای روبه‌رشد حتی آب زیرزمینی بیشتری را طلب می‌کنند و کاهشی را که موجب فرونشست می‌شود، بدتر می‌کند. اگر خشکسالی‌های عمیق و طولانی را به این مجموعه اضافه کنید، دستورالعملی برای یک مشکل حتی شدیدتر است. پژوهشگران هشدار می‌دهند که احتمالاً 635 میلیون نفر در 20 سال آینده تحت تاثیر فرونشست قرار خواهند گرفت که بخش عمده این خطر در آسیاست. آنها امیدوارند که یافته‌هایشان به اتخاذ سیاست‌های جدیدی منجر شود، اما چه چیزی موثر خواهد بود؟ در بالای فهرست، تغذیه آبخوان مدیریت‌شده (MAR) قرار دارد که سفره‌های زیرزمینی را با آب سطحی یا منابع آب غیرسنتی مانند فاضلاب بازیافتی دوباره پر می‌کند. در یک مثال، شهر پرت، استرالیا، با تغذیه آبخوان با استفاده از پساب تصفیه‌شده که از سیستم فاضلاب خود سرچشمه می‌گیرد، پیشرفت زیادی داشته است.
داستان‌های موفقیت‌آمیزی در مناطق کشاورزی نیز وجود داشته است. برای مثال، آبخوان رودخانه ایسترن اسنیک آیداهو، به لطف شارژ مجدد آبخوان به وسیله ایالت و محدودیت‌های داوطلبانه مصرف آب از سوی کشاورزان، اکنون با نرخ غیرمنتظره بالایی در حال تکمیل است. بانکداری آب‌های زیرزمینی در سرتاسر دره مرکزی کالیفرنیا در حال اتخاذ است. در این فرآیند، کاربران می‌توانند مقادیر مشخصی آب را در طول سال‌های مرطوب در سفره‌های زیرزمینی ذخیره کنند و در صورت خشک شدن، مقادیر مشخصی آب را برداشت کنند.
کالیفرنیا، ایالتی با مشکل جدی فرونشست، قوانینی را برای احیای حوضه‌های آبخیز وضع کرده است. پژوهشگران دانشگاه استنفورد در پالو آلتو، کالیفرنیا، فناوری پیشگامانه رآکتور بیوفیلم هوادهی غشایی فلوئنس (MABR) را برای تصفیه فاضلاب محوطه دانشگاه آزمایش کردند. این فناوری کارآمد در مصرف انرژی، فاضلاب خام را به پسابی تبدیل می‌کند که با چارچوب نظارتی دولت برای استفاده مجدد مطابقت دارد.
استقرار گسترده فناوری‌های استفاده مجدد مانند MABR می‌تواند فرونشست را از دو طریق کاهش دهد. نخست، می‌تواند امکان استفاده مجدد از آب کشاورزی را فراهم کند و نیاز به استخراج آب از سفره‌های زیرزمینی را کاهش دهد. همچنین می‌تواند فاضلاب را تصفیه کند تا بتوان آن را با خیال راحت به سفره‌های زیرزمینی بازگرداند و تخلیه آب را کاهش داد. با توجه به اینکه رشد جمعیت و تغییرات آب‌وهوایی بر منابع آب زیرزمینی فشار وارد می‌کند، توسعه استراتژی‌های جدید و یافتن منابع جدید آب برای جلوگیری از فرونشست‌های خطرناک حیاتی است.
منابع:
1- UNDRR (دفتر سازمان ملل متحد برای کاهش خطر بلایا)
2- پژوهش هررا گارسیا و همکاران، منتشرشده در نشریه پالیسی فروم
3- www.fluencecorp.com
4- smartwatermagazine.com
