«Азиатская водонапорная башня» теряет 24 млрд тонн грунтовых вод ежегодно

«Азиатская водонапорная башня» — так называют высокогорный регион Азии (HMA), который обеспечивает водой сельское хозяйство, города и экосистемы более чем в десятке стран ниже по течению. Согласно новому исследованию, основанному на спутниковых данных, подземные водные резервы этого региона истощаются с угрожающей скоростью: ежегодно теряется около 24,2 млрд тонн грунтовых вод.

Исследование провела группа под руководством профессора Шудонга Вана из Института аэрокосмической информации Китайской академии наук (AIRCAS). Ученые поставили перед собой задачу преодолеть два главных препятствия в изучении подземных вод региона: ограниченность наземных данных и крайне сложный горный рельеф. Результаты опубликованы в журнале Environmental Research Letters.

Чтобы получить полную картину происходящего, исследователи создали модель оценки на основе искусственного интеллекта, объединяющую данные нескольких спутников, моделирование земной системы и объяснимый ИИ. С ее помощью они реконструировали изменения запасов грунтовых вод (GWS) в высокогорной Азии за последние 20 лет, выявили основные движущие силы этих изменений и смоделировали будущие риски.

Результаты показывают, что в период с 2003 по 2020 год примерно две трети региона столкнулись с сокращением запасов подземных вод. Наибольшие потери произошли в густонаселенных бассейнах ниже по течению, где высок спрос на орошение, включая бассейны Ганга-Брахмапутры, Инда и Амударьи. При этом в некоторых высокогорных внутренних районах наблюдался локальный рост запасов.

Климатические факторы объясняют почти половину наблюдаемых изменений, причем особенно важную роль играют процессы, связанные с криосферой. В то же время забор грунтовых вод человеком становится все более значимым источником истощения, особенно в сельскохозяйственных регионах ниже по течению, которые сильно зависят от ирригации. Влияние антропогенного фактора стало еще более заметным после 2010 года.

Исследователи прогнозируют, что потери грунтовых вод продолжатся при сохранении текущих моделей водопользования. В некоторых местах усиленное таяние ледников может временно замедлить темпы истощения к 2060-м годам, но этот «буферный эффект» не может длиться вечно, и за ним ожидается ускорение потерь. Если модели потребления воды не изменятся, истощение подземных вод может ускориться, усиливая угрозу для сельскохозяйственных районов ниже по течению.

Для анализа использовалась система, основанная на существующих научных знаниях и большом объеме наблюдательных данных. Информация с нескольких спутниковых датчиков позволила оценить изменения GWS за последние 20 лет. В основу системы легла облегченная архитектура Transformer, учитывающая гидрологическую память и отложенные эффекты в горных водосборах. Для определения физических факторов, связанных с изменениями, применялись методы объяснимого машинного обучения.

Достоверность результатов подтверждена сравнением с тысячами измерений из скважин и независимыми наборами данных. Сочетание данных дистанционного зондирования, гидрологических знаний и интерпретируемого ИИ позволяет преодолеть давние трудности в изучении высокогорной Азии, включая сложный рельеф и неполную информацию о водопользовании.

Исследование финансировалось Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая и Ключевой программой Национального фонда естественных наук Китая (NSFC).

Источники:

Материалы предоставлены Китайской академией наук.

Kai Liu, Xueke Li, Yong Bo, Shudong Wang, Guangsheng Zhou. Assessing groundwater sustainability across high mountain Asia using remote sensing. Environmental Research Letters, 2026; 21 (1): 014013 DOI: 10.1088/1748-9326/ae2e1b