Во многих городах мира грунт проседает из-за чрезмерной откачки воды из подземных резервуаров. Для прибрежных мегаполисов это особенно опасно: когда земля опускается, а уровень моря одновременно растет, последствия изменения климата ощущаются раньше и сильнее.

Проблема уже хорошо заметна в разных частях света. В Джакарте, столице Индонезии, отдельные районы опускаются более чем на 10 сантиметров в год, и власти уже планируют перенос столицы. Китайский Тяньцзинь, где живут 15 миллионов человек, тоже оказался в зоне риска: если проседание не остановить, к 2120 году под водой может оказаться 15% населения города.

Похожие процессы идут и в других регионах — от Сан-Диего до крупных городов Ирана, где подземные воды откачивают быстрее, чем они успевают пополняться. В Новой Зеландии, по недавним исследованиям, около 80% городской береговой линии опускается, а подземные воды могут быть одной из причин, в том числе в Крайстчерче и Веллингтоне.

Чтобы понять, как именно города реагируют на восстановление водоносных горизонтов, ученые обратились к Осаке. Этот город стал своеобразной природной лабораторией. В период с 1920-х по 1960-е годы интенсивная откачка грунтовых вод снизила их уровень под городом местами на 30 метров, а поверхность земли просела более чем на 2 метра. В начале 1960-х японские власти ввели жесткие ограничения на использование подземных вод.

С тех пор уровень воды в водоносных горизонтах постепенно восстанавливается. Для анализа были использованы данные 44 наблюдательных скважин, некоторые из которых уходят на глубину до 500 метров и охватывают период с 1985 года. Чтобы измерить малейшие изменения высоты поверхности, применялась технология InSAR — интерферометрическая радиолокация с синтезированной апертурой, дополненная точными данными спутниковой навигации.

Результат оказался наглядным: в Большой Осаке, где живут около 15 миллионов человек, земля не просто перестала проседать — она поднимается. В среднем скорость подъема составляет около 4 миллиметров в год, а в отдельных местах достигает 12 миллиметров в год. Уровень подземных вод тоже растет: местами — до 1 метра в год. Там, где вода поднималась быстрее, поверхность земли тоже росла заметнее.

Но картина оказалась неравномерной. На одном городском квартале грунт мог подниматься быстро, а менее чем в 100 метрах дальше — заметно медленнее. Эти резкие перепады не были случайными: они образовывали узкие, но протяженные коридоры, которые неожиданно совпали с известными тектоническими разломами.

Выяснилось, что разломы работают как своеобразные дамбы. Обычно их связывают с землетрясениями, но в этом случае они играют и другую роль: словно вертикальная занавеска в подземном пространстве, разлом может перекрывать боковое движение воды в водоносном горизонте. В результате по одну сторону вода накапливается быстрее, а по другую — восстановление идет медленнее.

На разломе Уэмачи в Осаке уровень подземных вод с одной стороны повышался в три раза быстрее, чем с другой. Такая же закономерность наблюдалась и на других разломах города. Иными словами, на «верхней» стороне разлома вода задерживается, ускоряя и восстановление водоносного горизонта, и подъем земли, а «нижняя» сторона заметно отстает.

Это открытие может оказаться важным для прибрежных городов, которые пытаются приспособиться к росту уровня моря. Если проседание было вызвано истощением подземных вод, сокращение их добычи и восстановление водоносных горизонтов способны не только замедлить опускание земли, но в некоторых случаях и развернуть процесс вспять. В мире, где море продолжает подниматься, сохранение устойчивости грунта под городами становится все более важной частью адаптации к потеплению климата.