Ihmisten maaperästä pumppaama pohjavesi on muuttanut Maapallon pyörimisakselin suuntaa maankuoren suhteen niin paljon, että geotieteilijät ovat onnistuneet määrittämään tämän ilmiön suuruuden. Uudesta tutkimuksesta kerrotaan Nature-tiedekustantamon yleistajuisessa uutisessa.
Maantieteellinen pohjoisnapa on liikkunut pituuspiirin 64 °E suuntaan eli kohti Venäjälle kuuluvia Novaja Zemljan arktisia saaria, jotka sijaitsevat juuri Euroopan puoleisen Venäjän ja Siperian rajalla. Näin kirjoittaa eteläkorealaisjohtoinen tutkimusryhmä tieteellisessä artikkelissaan.
Kovin suuresta nyrjähdyksestä toki ei ole kyse, eikä ilmiöstä koidu mitään käytännön harmia. Vuosien 1993–2010 välillä vesipumput liikuttivat pohjoisnapaa keskimäärin vajaan 4,4 senttimetrin vuosivauhtia, ja vastaavalla tavalla etelänapaa vastakkaisella puolella palloa.
Jos oletetaan yhtä suuren liikkeen jatkuneen myös vuoden 2010 jälkeen, edellisen 30 vuoden aikana pohjaveden pumppauksen kokonaisvaikutus napojen paikassa nousee noin 130 senttimetriin. Maantieteellisinä koordinaatteina ilmaistuna tämä on 0,000 012 astetta eli 42 millikaarisekuntia
Vaikka siirtymä on käytännössä hyvin vähäinen, Ki-Weon Seon johtaman tutkimusryhmän havainto on silti hurja. Maapallo on siinä määrin raskas kappale – varsin tarkkaan miljoona kertaa raskaampi kuin paljon poliittista polemiikkia herättävä ilmakehä – että aivan äkkiä emme ajattelisi vesipumppujen vaikuttavan sen akselin suuntaan havaittavassa määrin.
Tutkijat laskivat, että yllä mainitulla jaksolla 1993–2010 ihmiskunta poisti pohjavesiä maaperästä yhteensä 2 150 kuutiokilometriä eli lähes kymmenesosan Itämeren tilavuudesta. Jos sama tahti on jatkunut vuoden 2010 jälkeenkin, 30-vuotiskauden 1993–2022 summa olisi noin 3 800 kuutiokilometriä.
Pohjavesiä käytetään kasteluun ja talousvedeksi.
Näin se pääteltiin
Tutkijat saivat selville pohjaveden ehtymisen vaikutuksen epäsuorista havainnoista. Kyse ei siis ole pelkistä teoreettisista laskuista, mutta ei myöskään akselin paikan mittaamisesta suoralla, muusta todellisuudesta riippumattomalla tavalla.
Tieteellisen artikkelin mukaan lähtöaineistonaan Seo ja kollegat käyttivät Grace-painovoimasatelliitin mittauksia, joista paljastui pohjaveden määrän muutos kullakin alueella maailmassa. Nämä havainnot kytkettiin fysikaaliseen malliin, joka paljasti, miten pyörimisakselin suunnan on täytynyt muuttua pohjaveden muutoksen seurauksena.
Laskuperiaatetta voidaan pitää täysin pätevänä. Vaikka se voi hämmästyttää, miten suuressa määrin ihmiskunta vaikuttaa luontoon, pohjaveden ja Maan akselin välinen vaikutusmekanismi itsessään seuraa absoluuttisena väistämättömyytenä fysiikan perusperiaatteista.
Välittävinä tekijöinä ovat massan jakauma Maapallolla ja pyörimismäärän säilymislaki. Se, sijaitseeko vesi mantereilla vai onko se pumpattu ylös käyttöön ja sitä myötä lopulta valutettu mereen, vaikuttaa jakaumaan hienoisesti. Koska pyörimismäärä säilyy, tämä muutos tarkoittaa, että pyörimisakseli joustaa mukana, ja muutos voidaan laskea tarkasti.
Pohjoisnavan paikka vaihtelee myös muista syistä, joista osa on ihmisestä riippumattomia, mutta osa ihmisen aiheuttamia. Esimerkiksi Maan vaipan pyörteet (ei-inhimillistä mutta erittäin hidasta) ja mannerjäätiköiden sulaminen (pääosin ihmistyötä mutta nopeampaa) vaikuttavat myös massan jakaumaan.
Lisäksi vuodenaikojen vaihtelu pumppaa ilmaa eri paikkojen välillä maailmassa ja aiheuttaa sitä myötä heilahtelua pyörimisakselin suuntaan. Tämä edestakainen ja väliaikainen huojunta on muutamia metrejä eli selvästi suurempaa kuin pitkäaikaiset pysyvät muutokset.
Seo kertoo Naturelle lähteneensä tutkimuksiin havaittuaan, että yllä mainitut muutokset eivät selittäneetkään havaintoja riittävän täsmällisesti.
”Sitten raavin päätäni ja ajattelin, että ehkä yksi syy olisi pohjavesi”, hän muistelee.
Tieteellisestä artikkelista paljastuu, että pohjaveden huomiointi yhtenä tekijänä poistaa havaintojen ja teorian välisen ristiriidan lähes kokonaan. Kaikki tekijät huomioiden pohjoisnavan paikka vaeltaa pitkällä aikavälillä suunnilleen Islantia kohti.
Merenpinta nousee pohjavesistä
Koska maaperästä poistettu pohjavesi päätyy lopulta mereen, pohjaveden pumppaus aiheuttaa myös merenpinnan nousua. Tutkijat käyttävät tieteellisessä raportissaan huomattavan määrän tilaa tämänkin asianhaaran arviointiin.
2 150 kuutiokilometriä tarkoittaa merenpinnassa noin kuutta millimetriä, 3 800 kuutiokilometriä noin 10,5 millimetriä.
Vaikka käsitys pohjaveden vaikutuksesta merenpintaan on itsessään kiistaton – koska vesi tuskin karkaa avaruuteenkaan – Seon ryhmän mukaan suoria havaintoja asiasta ei juuri ole ollut. Tutkijat sanovatkin, että heidän työnsä tarjoaa havaintotietoa tämän tiedon tueksi.
Seon tutkimusartikkeli on julkaistu Geophysical Research Letters -lehdessä. Se on vapaasti luettavissa.
Maan pyörimisakselin suunnan muutoksia ei pidä sekoittaa Maan magneettisten napojen liikkeeseen. Ilmiöt ovat täysin erilliset, ainoana yhdistävänä tekijänä sana ”napa”.
Magneettisiin napoihin ihmiskunta tiettävästi ei voi vaikuttaa, mutta toisaalta suuruudeltaan magneettisen pohjoisnavan liike on tuhansia kilometrejä eli yli miljoonakertaista fyysisen akselin liikkeeseen.